[논문]영상의 차분 값을 이용한 대량의 비밀 메시지 은닉 기법

박영란; 박지환

영상의 차분 값을 이용한 대량의 비밀 메시지 은닉 기법
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박영란 (부경대학교 대학원 정보보호학과) , 박지환 (부경대학교 대학원 정보보호학과)

커버 영상에 비밀 메시지를 은닉하기 위한 효과적인 스테가노그라피 기법을 제안한다. 커버 영상을 겹치지 않게 연속된 3개의 픽셀 단위로 블록을 나누어, 가운데 픽셀을 중심으로 좌·우 픽셀과의 차분을 각각 계산하여 비밀 메시지를 은닉한다 본 논문에서는 영상의 질을 높이면서 대량의 비밀 메시지를 숨길 수 있는 방식을 제안한다. 또한, 비밀 메시지를 은닉시킬 때, 커버 영상의 특성을 고려하여 영상에 적응적으로 데이터를 삽입하였다.

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문제 정의

목적은 저】3자가 인지하지 못하도록 디지털 영상에 비밀 메시지를 숨겨서 전달하기 위한 것이다. 주로 비밀 메시지는 자막, 설명문, 또 다른 이미지, 제어 신호 또는 비트스트림 형태로 표현할 수 있는 것들이어야 한다.
본 논문에서는 영상 스테가노그라피의 한 방법을 제시하였다,

제안 방법

것을 실험으로 알 수 있었다. 따라서 제안방식에서는 범위 간격분할할 때, 이러한 점을 참조하여 설정하였다.
또한, WT 방식에서는 두픽셀을 하나의 블록으로 분할하여 비트열을 삽입하였지만, 제안 방식은 비밀메시지의 삽입양을 중가시키기 위하여 세 개의 픽셀 단위로 블록을 분할한 후, 가운데 픽셀을 기준으로 좌 .우의 픽셀 간의 차분값을 계산하여 삽입 처리를 수행한다.
본 논문에서 제안하는 방식은 256그레이 커버 영상에 비밀 메시지를 삽입하는 방법으로써, 커버 영상의 픽셀값의 차분을 이용하였으며, 그 결과 기존의 방식과 비교하여 많은 양의 비밀 메시지를 삽입할 수 있었고, 비가시적인 스테고 영상을 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
커버 영상에 대하여 연속된 두픽셀간의 차분 값을 계산하여 그 값의 범위를 히스토그램으로 확인한 후, 이를 참조하여 양자 화 범위를 나눈다. 범위 간격 분할표는 수신자가 비밀 메시지를 복원할 때 key로 이용된다.

대상 데이터

결과를 보인다. 실험 영상은 모두 256 그레이 영상이며, 크기는 270x270, 범위 분할은 22개와 13개로 나누어 각각 실험올 하였다. 그 결과 화질은 WT 방식과 제안 방식 모두 우수한 결과를 얻올 수 있었다.

성능/효과

실험 영상은 모두 256 그레이 영상이며, 크기는 270x270, 범위 분할은 22개와 13개로 나누어 각각 실험올 하였다. 그 결과 화질은 WT 방식과 제안 방식 모두 우수한 결과를 얻올 수 있었다. 그 측정은 PSNR로 하였으며, 모두 40db 이상이므로 화질이 우수함을 알 수 있다.
그 결과 화질은 WT 방식과 제안 방식 모두 우수한 결과를 얻올 수 있었다. 그 측정은 PSNR로 하였으며, 모두 40db 이상이므로 화질이 우수함을 알 수 있다.
넓도록 분할한다. 그렇게 함으로써 비밀 메시지삽입 후 스테고 영상의 화질이 보다 더 양호하다는 것을 알 수 있었다.
다양한 종류의 그레이 영상들을 대상으로 연속된 두 픽셀 간의 차분값을 분석한 결과 차분 값의 범위는 0에서 50사이의 값들이 대부분을 차지하고 있다는 것을 실험으로 알 수 있었다. 따라서 제안방식에서는 범위 간격분할할 때, 이러한 점을 참조하여 설정하였다.
우의 픽셀 간의 차분값을 계산하여 삽입 처리를 수행한다. 따라서 WT 방식은 6개의 픽셀로 세 번의 삽입 처리가 수행되지만, 제안 방식은 네 번의 삽입처리를 수행하므로 삽입 데이터의 양이 WT 방식에 비해 1/4만큼 더 증가하게 된다.
삽입비트 양은 제안 방식이 WT 방식보다 훨씬 많은 비트들이 삽입되었음을 확인할 수 있다.
제안 방식은 삽입 데이터 양을 보다 더 중가시킬수 있도록 개선하였으며, 그 결과 WT 방식보다 1/4 정도 더 삽입할 수 있었다.
제안 방식은 이웃 픽셀 간의 차분값을 계산한 다음, 그 차분값에 대해서 범위 간격분할표의 참조와 삽입 비트열의 관계를 계산하여 새로운 차분 값을 생성하고, 스테고 영상의 이웃 픽셀값들이 새로운 차분 값이 되도록 조절하는 방식으로써, 알고리즘이 복잡하지 않으면서 많은 양의 비밀 메시지를 은닉시킬 수 있으며, 은닉후 스테고 영상의 화질 또한 비가시적임을 확인할 수 있었다.

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