Improving LSB Algorithm Using Filtering and Matching

Abstract

ABSTRACT: In the age of computers and communications, different techniques are developed in order to protect the information against illegal accesses and attacks. Steganography is one of these techniques which embeds secret information in a media such as image, sound, video, and etc. in a way that it is not detectable by others. Focusing on the image, Least Significant Bit (LSB) method is one of basic methods of image steganography in which the least significant bit of pixel colors are replaced with the bits of secret message simply. Selected Least Significant Bits (SLSB) method improves simple LSB method by embedding secret message bits to one of red, green, or blue color along filtering and matching approaches [1]. In the present thesis, a new filtering method which improves LSB method has been proposed. The filtering method selects a color or colors of pixel for embedding according to their most significant bits (MSB; the bits of color which do not participate in embedding) value. The colors whose most significant bits value are greater than a particular threshold will participate in embedding and the other ones will be skipped. This mechanism makes the recovery of hidden message possible. More, a matching technique ensures the most possible closeness of new generated color in the embedding process to its original color. In other words, first bit next to the least significant bits would change in favor of closing new generated color to its origin and lead to less visibility of stego image degrading. Quality of embedding is measured by some statistical metrics namely AAD, MSE, LP-Norm, LMSE, SNR, PSNR, NCC. Applying the same cover images and secret messages to forenamed methods, the new proposed method offers up to %50 better results in some metrics in comparison to LSB and SLSB methods.

Keywords: LSB (Least Significant Bit), Filtering, Matching, Statistical Metrics.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Bilgisayar ve iletişim çağında, farklı teknikler yasadışı girişler ve saldırılara karşı bilgileri korumak amacıyla geliştirilmiştir. Steganografi bu tekniklerden biridir ki resim, ses, video gibi bir ortam içine başkalarının anlayamayacağı şeekilde gizli bilgileri gömer. Görüntü üzerinde yoğunlaşırken, ‘en önemsiz bit’ (LSB) steganografinin en önemli temel yöntemlerinden biridir ki pikselin en az anlamlı bitini gizli mesaj ile değiştirir. Seçilen en önemsiz biti (SLSB) filtreleme yöntemi boyunca kırmızı, yeşil veya mavi renklerden birine gizli mesaj bit gömme ve yaklaşımlar [1] ‘eşleştirerek basit’ ( LSB) yöntemi geliştirir. Bu tez çalışmasında, LSB yöntemi geliştirilmiş ve yeni bir filtreleme yöntemi önerilmiştir. Filtreleme yöntemi, en önemli biti (MSB; gömme işlemine katıılmayan renk biti) değerine göre gömmek için bir renk veya piksel renkleri seçer. Belli bir threshold değerinden yüksek olan en önemli bitin renkleri gömmeye katılacak, fakat diğerleri atlanacaktır. Bu mekanizma, gizli mesaj geri kazanımını mümkün kılar. Buna ek olarak eşleştirme tekniği, gömme işleminde üretilen yeni rengin orjinal renge mümkün olan en yakın renk olmasını sağlar. Diğer bir deyişle, en az önemli bitlerin yanındaki ilk bit orjinaline en yakın olabilecek şekilde yeni bir renge dönüşür ve stego görüntüsünü en aza indirir. Gömme Kalitesi bazı istatistiksel ölçümler yani AAD, MSE, LP-Norm, LMSE, SNR, PSNR, NCC tarafından ölçülür. Önerilen yöntem, bahsedilen ölçümlerle aynı resimler ve gizli mesajlar kullanılarak, diğer iki metotla karşılaştırıldığında %50 daha iyi sonuç vermektedir.

Anahtar kelimeler: En önemsiz bit (LSB), Filtreleme, Eşleştirme, İstatistiksel ölçümler.