Randomizaç˜ao Progressiva para Esteganálise Anderson de Rezende Rocha Dissertaç˜ao de

89 Pages·2013·2.01 MB·Portuguese

Randomizac(cid:24)a~o Progressiva para Estegana(cid:19)lise
Anderson de Rezende Rocha
Dissertac(cid:24)a~o de Mestrado
i
Departamento de Teoria da Computac(cid:24)a~o
Instituto de Computac(cid:24)a~o
Universidade Estadual de Campinas
Randomizac(cid:24)~ao Progressiva para Estegan(cid:19)alise
Anderson de Rezende Rocha1
17 de fevereiro de 2006
Banca Examinadora:
(cid:15) Prof. Dr. Siome Klein Goldenstein
IC { Unicamp (Orientador)
(cid:15) Prof. Dr. Ricardo Dahab
IC { Unicamp
(cid:15) Prof. Dr. Eduardo Anto^nio Barros da Silva
DEL / EE-PEE / COPPE { UFRJ
(cid:15) Prof. Dr. Julio Cesar Lo(cid:19)pez Herna(cid:19)ndez
IC { Unicamp (Suplente)
1Financiado pela Coordenac(cid:24)~ao de Aperfeic(cid:24)oamento de Pessoal de N(cid:19)(cid:16)vel Superior (CA-
PES) de Marc(cid:24)o de 2004 a Agosto de 2004 e pela Fundac(cid:24)~ao de Amparo (cid:18)a Pesquisa do Estado
de S~ao Paulo (FAPESP), processo nu(cid:19)mero 04/02384-1 de Setembro de 2004 a Fevereiro de
2006.
ii
FICHACATALOGRÁFICAELABORADAPELA
BIBLIOTECACENTRALDAUNICAMP
Bibliotecário:HelenaJoanaFlipsen–CRB-8ª/5283
Rocha,AndersondeRezende.
R582r Randomizaçãoprogressivaparaesteganálise/Anderson
deRezendeRocha.--Campinas,SP:[s.n.],2006.
Orientador:SiomeKleinGoldenstein.
Dissertação(mestrado)-UniversidadeEstadual de
Campinas,InstitutodeComputação.
1. Randomizaçãoprogressiva.2.Imagensdigitais-
Detecçãodeconteúdoescondido.3.Esteganálise.
I.Goldenstein,SiomeKlein.II.UniversidadeEstadual de
Campinas.InstitutodeComputação.III.Título.
Traduçãodotítuloeminglês:Progressiverandomizationforsteganalysis.
Palavras-chaveeminglês(Keywords):Progressiverandomization,Hidden
contentdetection,Steganalysis.
Áreadeconcentração:VisãoComputacional.
Titulação:MestreemCiênciadaComputação.
Bancaexaminadora: SiomeKleinGoldenstein,RicardoDahab,Eduardo
AntônioBarrosdaSilva,JulioCesarLópezHernández.
Datadadefesa:17-02-2006.
Randomizac(cid:24)~ao Progressiva para Estegan(cid:19)alise
Este exemplar corresponde a(cid:18) redac(cid:24)a~o (cid:12)nal da
Dissertac(cid:24)a~o devidamente corrigida e defendida
por Anderson de Rezende Rocha e aprovada
pela Banca Examinadora.
Campinas, 17 de fevereiro de 2006.
Prof. Dr. Siome Klein Goldenstein
IC { Unicamp (Orientador)
Dissertac(cid:24)a~o apresentada ao Instituto de Com-
putac(cid:24)a~o,unicamp,comorequisitoparcialpara
a obtenc(cid:24)a~o do t(cid:19)(cid:16)tulo de Mestre em Ci^encia da
Computac(cid:24)a~o.
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(cid:13)c Anderson de Rezende Rocha, 2006.
Todos os direitos reservados.
vi
Resumo
Neste trabalho, no(cid:19)s descrevemos uma nova metodologia para detectar a presenc(cid:24)a de
conteu(cid:19)do digital escondido nos bits menos signi(cid:12)cativos (LSBs) de imagens. No(cid:19)s introdu-
zimos a t(cid:19)ecnica de Randomizac(cid:24)a~o Progressiva (PR), que captura os artefatos estat(cid:19)(cid:16)sticos
inseridos durante um processo de mascaramento com aleatoriedade espacial. Nossa me-
todologia consiste na progressiva aplicac(cid:24)a~o de transformac(cid:24)o~es de mascaramento nos LSBs
de uma imagem. Ao receber uma imagem I como entrada, o m(cid:19)etodo cria n imagens, que
apenas se diferenciam da imagem original no canal LSB. Cada esta(cid:19)gio da Randomizac(cid:24)a~o
Progressiva representa poss(cid:19)(cid:16)veis processos de mascaramento com mensagens de tamanhos
diferentes e crescente entropia no canal LSB. Analisando esses esta(cid:19)gios, nosso arcabouc(cid:24)o
de detecc(cid:24)a~o faz a infer^encia sobre a presenc(cid:24)a ou na~o de uma mensagem escondida na
imagem I. No(cid:19)s validamos nossa metodologia em um banco de dados com 20.000 imagens
reais. Nosso m(cid:19)etodo utiliza apenas descritores estat(cid:19)(cid:16)sticos dos LSBs e ja(cid:19) apresenta melhor
qualidade de classi(cid:12)cac(cid:24)a~o que os m(cid:19)etodos compara(cid:19)veis descritos na literatura.
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Abstract
In this work, we describe a new methodology to detect the presence of hidden digital
content in the Least Signi(cid:12)cant Bits (LSBs) of images. We introduce the Progressive
Randomization technique that captures statistical artifacts inserted during the hiding
process. Ourtechnique isaprogressive applicationofLSBmodifyingtransformationsthat
receives an image as input, and produces n images that only di(cid:11)er in the LSB from the
initial image. Each step of the progressive randomization approach represents a possible
content-hiding scenario with increasing size, and increasing LSB entropy. Analyzing these
steps, our detection framework infers whether or not the input image I contains a hidden
message. We validate our method with 20,000 real, non-synthetic images. Our method
only uses statistical descriptors of LSB occurrences and already performs better than
comparable techniques in the literature.
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Agradecimentos
Toda caminhada (cid:19)e cheia de percalc(cid:24)os e di(cid:12)culdades. O que seria de no(cid:19)s se, nesses mo-
mentos, na~o pud(cid:19)essemos contar com nossos amigos e colegas?
Este trabalho (cid:19)e de especial importa^ncia para mim. Estou realizando um sonho. O
sonho de ser mestre. No entanto, so(cid:19) consegui chegar at(cid:19)e aqui porque obtive ajuda de
muitas pessoas. Nesse sentido, gostaria de agradecer a algumas delas, mesmo correndo o
risco de deixar algumas de fora. A estas, desculpo-me antecipadamente.
Primeiramente, agradec(cid:24)oa(cid:18)s duaspessoas maisimportantes deminha vida: minha ma~e
Luc(cid:19)(cid:16)lia e minha namorada Aninha. Voc^es sa~o minha inspirac(cid:24)a~o.
Gostaria de agradecer tamb(cid:19)em aos professores Cleide Abreu e Heitor Cantarella bem
como aos amigos Milton Ferreira de Moraes, Dr. Nivaldo Baldo, Fla(cid:19)vio Gomes (BH) e
Regina C(cid:19)elia (BH) que foram os primeiros a me ajudar a vir para Campinas. Esta (cid:19)e
uma cidade muito cara, principalmente para algu(cid:19)em de origem humilde como eu. Nos
momentos em que estive sem bolsa, a ajuda destas pessoas foi fundamental.
Quero agradecer ao meu orientador Siome que desde o primeiro momento acreditou
no potencial de nossa pesquisa e, mesmo sendo um tema novo, aceitou me orientar nesta
a(cid:19)rea. Suas dicas foram muito importantes para o meu crescimento na~o so(cid:19) como estudante
mas tamb(cid:19)em como pesquisador e cidada~o. Estendo meus agradecimentos aos professores
com quem tive aulas no Instituto de Computac(cid:24)a~o bem como ao professor Alexandre
Falca~o e aos colegas Paulo Miranda e Felipe Bergo com quem desenvolvi alguns trabalhos.
Agradec(cid:24)otamb(cid:19)emaosmeuscolegasdeapartamentoLu(cid:19)(cid:16)sMeiraeWilsonPavon. Obrigado
a todos pela amizade.
Durante meu projeto precisei da ajuda de muitas pessoas, principalmente durante a
montagem do banco de imagens. A(cid:12)nal, na~o (cid:19)e fa(cid:19)cil conseguir 20.000 imagens. Neste
sentido, gostaria de agradecer aos professores Rodolfo Azevedo e Jorge Stol(cid:12) pelas con-
tribuic(cid:24)o~es, assim como ao colega Renato Chencarek. Estendo meus agradecimentos ao
colega Lu(cid:19)(cid:16)s Meira pelas dicas na revisa~o teo(cid:19)rica.
Agradec(cid:24)o a(cid:18) Unicamp. Esta (cid:19)e uma universidade que apo(cid:19)ia o estudante em todos os
momentos. E(cid:19) bomsaberqueoBrasilpossuilugarescomoesse. Ajuda-nosacrerqueopa(cid:19)(cid:16)s
tem jeito, basta acreditarmos. Finalmente, agradec(cid:24)o a(cid:18) FAPESP pelo apoio (cid:12)nanceiro.
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Ep(cid:19)(cid:16)grafe
Na~o basta ensinar ao homem uma especiali-
dade, porque se tornara(cid:19) assim uma ma(cid:19)quina
(cid:19)
utiliza(cid:19)vel e na~o uma personalidade. E ne-
cessa(cid:19)rio que adquira um sentimento, um
senso pra(cid:19)tico daquilo que vale a pena ser em-
preendido, daquilo que (cid:19)e belo, do que (cid:19)e mo-
ralmente correto.
(Albert Einstein)
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