Developing novel techniques for spatial domain LSB i̇mage steganography

Abstract

Steganography is one of the most noteworthy information hiding mechanism, which is used as an alternative to cryptography in order to provide adequate data security. Image steganography is one of the key types of steganography where a message to be transmitted is hidden inside a cover image. The most commonly used techniques for image steganography rely on LSB Steganography. In this thesis, new techniques are developed for LSB image steganography to achieve maximum security, optimal data capacity along with provisioning of efficient steganography mechanism. In the first part of this work, a novel technique based on pairs matching is developed for LSB image steganography. In this technique MSBs along with LSBs are used in a delicate method for data hiding for the first time. The message bits from the secret information are compared with all defined pixel pairs and replace the least two significant bits with respective matched pair number. This technique shows good quality of stego image along with adequate peak signal to noise ratio and provides high payload of secret message. In the second part, threshold-based LSB image steganography technique is developed. This technique also works in spatial domain and categorizes the pixels based on threshold defined categories. Maximum four bits and minimum one bit is embedded in pixel based on its category. The prominence in THBS is on security and payload as it uses bits proficiently for data embedding. ETHBS allows efficient execution of the algorithm along with provisioning of optimal security. In the last part 1LSB Image steganography technique based on blocks matrix determinant is developed. It is a technique in which data is embedded by making minimal changes in image pixels. This technique is 1LSB substitution technique that works on matrix determinant of 2 by 2 blocks of image pixels. This technique ensures high PSNR and ensures good quality of stego image.

Steganografi, yeterli veri güvenliği sağlamak için kriptografiye alternatif olarak kullanılan en önemli bilgi gizleme mekanizmasindan biridir. Görüntü steganografisi, gönderilecek bir mesajin kapak resmi içerisinde gizlendiği steganografideki temel türlerden biridir. Görüntü steganografisi için en yaygin kullanilan teknikler LSB steganografisine dayanır. Bu tezde, azami(maksimum) güvenliği ve verimli steganografi mekanizması ile optimal veri kapasitesi sağlamak amacıyla LBS görüntü steganografisi için yeni teknikler geliştirilmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, LSB görüntü steganografisi için çift eşleştirmeye dayalı yeni bir teknik geliştirilmiştir. Bu teknikte MSB’ler LSB’ler ile birlikte ilk kez veri saklamak için hassas bir yöntemde kullanılmaktadır. Gizli bilgiden gelen mesaj bitleri(bits) tüm tanımlanmış piksel çiftleriyle karşılaştırılır ve en az iki önemli bit(bits) bire bir eşleşen sayı çifti ile değiştirilir. Bu teknik, stego görüntüsünün gürültü oranı için yeterli uç sinyali ile birlikte iyi kalitesini gösterir ve yüksek miktarda gizli mesaj taşıma kapasitesi sağlar.İkinci kısımda eşik tabanlı LSB görüntü steganografi tekniği geliştirilmiştir.Bu yöntem aynı zamanda uzamsal alanda da çalışır ve eşik limitine dayalı pikselleri kategorize eder.Kendi kategorisine dayalı olarak en fazla dört ve en az bir bit piksele gömülüdür. THBS’deki önem güvenlik ve taşıma kapasitesi üzerinedir çünkü veri yerleştirme(gömülmesi) için bitları(bits) becerikli bir şekilde kullanır. ETHBS, en uygun güvenliğin sağlanması ile birlikte alagoritmanın verimli yürütülmesine olanak sağlar. Son bölümde , blokların matrix determinantına dayanan 1LSB görüntü steganografisi tekniği geliştirilmiştir. Görüntü piksellerinde minimum değişiklik yaparak verilerin gömülü olduğu bir tekniktir. Bu teknik, 2x2 blokluk görsel piksellerinin matrix determinantı üzerinde çalışan 1LSB yerine koyma tekniğidir. Bu teknik yüksek PSNR ve stego görselinde iyi kaliteyi garantiler.