Разбиение зон на категории
После разбиения на зоны необходимо предусмотреть встраивание бита путем модификации определенных характеристик зон. К сожалению, как указывают авторы, непосредственное влияние на зоны приводит к результатам, которые или недостаточно устойчивы к помехам, или же являются неудовлетворительными, исходя из показателей визуальных искажений исходного изображения.
Поиск оптимального для встраивания пикселя заключается в разделении зоны на две категории (A и Z). Для сортировки пикселей по этим категориям на блоки изображения накладываются маски, причем желательна индивидуальность масок для каждого конкретного блока. Предназначение масок заключается в обеспечении секретности встраивания.
Примеры масок для двух зон представлены на рис. 5.18.
Рис. 5.18. Примеры используемых масок: а— размерами 4x4; б — размерами 2x2
Авторы рекомендуют использовать более сложные комбинации и изменять маску при переходе к скрытию каждого следующего бита сообщения. Категория, к которой будет отнесен тот или иной пиксель, зависит от двух факторов:
• пространственного размещения пикселя в массиве блока;
• номера зоны, к которой был отнесен пиксель.
Важно отметить, что алгоритм формирования масок должен держаться в секрете, поскольку знание конфигурации последних существенно снижает устойчивость стеганосистемы в целом.
Правила встраивания бит сообщения
По результатам выполнения первых трех этапов получены четыре разные группы пикселей в определенных блоках: в зависимости от зоны (1 или 2) и категорий (А или Z). Следует отметить, что существует еще и пятая группа пикселей: те, которые не вошли ни в одну из зон. Однако последние не принимают участия в дальнейшем анализе.
Для указанных четырех подмножеств могут быть вычислены шесть параметров:
• четыре средних
значения яркости
для групп, которые содержат соответственно
пикселей;
• два средних
значения яркости соответствующих зон:
и
.
Средние значения яркости одинаковых зон объединяются вместе. Таким образом, один бит сообщения встраивается в каждую из зон. Это увеличивает устойчивость системы и позволяет встраивать бит без чрезмерного искажения блока.
Встраивание бита b в блок выполняется в соответствии со связями между категориями средних значений яркости. Правило встраивания следующее:
(5.10
a)
(5.10
b)
Где
—
средние значения яркости, необходимые
для скрытия бита b;
Е
— уровень встраивания, то есть, необходимая
разница между указанными средними
значениями.
Для того чтобы сделать результат встраивания как можно более незаметным, должны быть сохранены низкие частоты (к которым, напомним, наиболее чувствительна ЗСЧ). Сохранение средних значений интенсивностей каждой зоны обеспечивается выполнением следующих условий:
(5.11
a)
(5.11
b)
Формулы (5.10) и
(5.11) позволяют определить значения
.
Яркость пикселей каждой зоны должна
быть адаптирована для сохранения
значений
и
.
При этом считается, что изменение яркости
всех пикселей, которые принадлежат к
одной зоне, одинаковое.
Пусть
—
изменение яркости. Тогда имеем:
(5.12)
где
