]> AND Private Git Repository - canny.git/blobdiff - ourapproach.tex
Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Private GIT Repository
maj
[canny.git] / ourapproach.tex
index 5fc4f7e1f5ef6bea7c7bf32c3b585cd611dfef33..74c1b559328204e23d72b72e1ca7032b4d0ae23f 100644 (file)
@@ -1,16 +1,18 @@
-The flowcharts given in Fig.~\ref{fig:sch} summarize our steganography scheme denoted as 
-STABYLO for STeganography with cAnny, Bbs, binarY embedding at LOw cost.
-What follows successively details all the inner steps and flow inside 
-the embedding stage (Fig.\ref{fig:sch:emb}) 
-and inside the extraction one(Fig.~\ref{fig:sch:ext}).
-
+The flowcharts given in Fig.~\ref{fig:sch}
+summarize our steganography scheme denoted by
+STABYLO, which stands for STeganography with cAnny, Bbs, binarY embedding at LOw cost.
+What follows are successively details of the inner steps and flows inside 
+both the embedding stage (Fig.~\ref{fig:sch:emb}) 
+and the extraction one (Fig.~\ref{fig:sch:ext}).
+Let us first focus on the data embedding. 
 
 \begin{figure*}[t]
   \begin{center}
     \subfloat[Data Embedding.]{
       \begin{minipage}{0.49\textwidth}
         \begin{center}
 
 \begin{figure*}[t]
   \begin{center}
     \subfloat[Data Embedding.]{
       \begin{minipage}{0.49\textwidth}
         \begin{center}
-          \includegraphics[width=5cm]{emb.pdf}
+          %\includegraphics[width=5cm]{emb.pdf}
+          \includegraphics[scale=0.5]{emb.ps}
         \end{center}
       \end{minipage}
       \label{fig:sch:emb}
         \end{center}
       \end{minipage}
       \label{fig:sch:emb}
@@ -18,7 +20,8 @@ and inside the extraction one(Fig.~\ref{fig:sch:ext}).
     \subfloat[Data Extraction.]{
       \begin{minipage}{0.49\textwidth}
         \begin{center}
     \subfloat[Data Extraction.]{
       \begin{minipage}{0.49\textwidth}
         \begin{center}
-          \includegraphics[width=5cm]{rec.pdf}
+          %\includegraphics[width=5cm]{rec.pdf}
+          \includegraphics[scale=0.5]{rec.ps}
         \end{center}
       \end{minipage}
       \label{fig:sch:ext}
         \end{center}
       \end{minipage}
       \label{fig:sch:ext}
@@ -29,59 +32,144 @@ and inside the extraction one(Fig.~\ref{fig:sch:ext}).
 \end{figure*}
 
 
 \end{figure*}
 
 
-\subsection{Steganalysis}
 
 
-LSB : 
-"Adaptive steganalysis of Least Significant Bit replacement in grayscale natural images"
 
 
-Structural LSB Detectors:
-\verb+http://dde.binghamton.edu/download/structural_lsb_detectors/+
 
 
-Vainqueur du BOSS challenge 
 
 
 
 
-ensemble:
 
 
+\subsection{Security Considerations}
+Among methods of message encryption/decryption 
+(see~\cite{DBLP:journals/ejisec/FontaineG07} for a survey)
+we implement the Blum-Goldwasser cryptosystem~\cite{Blum:1985:EPP:19478.19501}
+that is based on the Blum Blum Shub~\cite{DBLP:conf/crypto/ShubBB82} 
+pseudorandom number generator (PRNG) and the 
+XOR binary function.
+It has been indeed proven~\cite{DBLP:conf/crypto/ShubBB82} that this PRNG 
+has the property of cryptographical security, \textit{i.e.}, 
+for any sequence of $L$ output bits $x_i$, $x_{i+1}$, \ldots, $x_{i+L-1}$,
+there is no algorithm, whose time complexity is polynomial  in $L$, and 
+which allows to find $x_{i-1}$ and $x_{i+L}$ with a probability greater
+than $1/2$.
+Equivalent formulations of such a property can
+be found. They all lead to the fact that,
+even if the encrypted message is extracted, 
+it is impossible to retrieve the original one in 
+polynomial time.   
 
 
-G. Gül and F. Kurugollu. A new methodology in steganalysis : Breaking highly
-undetactable steganograpy (HUGO). In Information Hiding, 13th International
-Workshop, volume 6958 of LNCS, pages 71–84, Prague, Czech Republic, May 18–
-20, 2011. 
+Starting thus with a key $k$ and the message \textit{mess} to hide, 
+this step computes a message $m$, which is the encrypted version  of \textit{mess}.
 
 
 
 
-\subsection{Data Embedding} 
+\subsection{Edge-Based Image Steganography}
 
 
 
 
+The edge-based image
+steganography schemes 
+already presented \cite{Luo:2010:EAI:1824719.1824720,DBLP:journals/eswa/ChenCL10} differ 
+in how carefully they select edge pixels, and  
+how they modify them.
 
 
+%Image Quality: Edge Image Steganography
+%\JFC{Raphael, les fuzzy edge detection sont souvent utilisés. 
+%  il faudrait comparer les approches en terme de nombre de bits retournés,
+%  en terme de complexité. } \cite{KF11}
+%\RC{Ben, à voir car on peut choisir le nombre de pixel avec Canny. Supposons que les fuzzy edge soient retourne un peu plus de points, on sera probablement plus détectable...  Finalement on devrait surement vendre notre truc en : on a choisi cet algo car il est performant en vitesse/qualité. Mais on peut aussi en utilisé d'autres :-)}
 
 
-\subsubsection{Edge Based Image Steganography}
-Image Quality: Edge Image Steganography
-\JFC{Raphael, les fuzzy edge detection sont souvent utilisés. 
-  il faudrait comparer les approches en terme de nombre de bits retournés,
-  en terme de complexité. }
+Many techniques have been proposed in the literature to  detect 
+edges in  images (whose noise has been initially reduced). 
+They can be separated in two categories: first and second order detection
+methods on the one hand, and fuzzy detectors on the other  hand~\cite{KF11}.
+In first order methods like Sobel, Canny~\cite{Canny:1986:CAE:11274.11275}, \ldots, 
+a first-order derivative (gradient magnitude, etc.) is computed 
+to search for local maxima, whereas in second order ones, zero crossings in a second-order derivative, like the Laplacian computed from the image,
+are searched in order to find edges.
+As for as fuzzy edge methods are concerned, they are obviously based on fuzzy logic to highlight edges.
 
 
+Canny filters, on their parts, are an old family of algorithms still remaining a state-of-the-art edge detector. They can be well approximated by first-order derivatives of Gaussians.
+As the Canny algorithm is well known and studied, fast, and implementable
+on many  kinds of architectures like FPGAs, smartphones,  desktop machines, and
+GPUs, we have chosen this edge detector for illustrative purpose.
 
 
-Presentation des algos de detection de contour
-Caractéristiques
+This edge detection is applied on a filtered version of the image given 
+as input.
+More precisely, only $b$ most 
+significant bits are concerned by this step, where 
+the parameter $b$ is practically set with $6$ or $7$. 
+If set with the same value $b$, the edge detection returns thus the same 
+set of pixels for both the cover and the stego image.   
+In our flowcharts, this is represented by ``edgeDetection(b bits)''.
+Then only the 2 LSBs of pixels in the set of edges are returned if $b$ is 6, 
+and the LSB of pixels if $b$ is 7.
+Let $x$ be the sequence of these bits.
+\JFC{il faudrait comparer les complexites des algo fuzy and canny}
 
 
-Comparaison théoriques, références
 
 
-Algo de stegano basé juste sur cela : (pas de bbs, pas de stc, même message).
+% First of all, let us discuss about compexity of edge detetction methods.
+% Let then $M$ and $N$ be the dimension of the original image. 
+% According to~\cite{Hu:2007:HPE:1282866.1282944},
+% even if the fuzzy logic based edge detection methods~\cite{Tyan1993} 
+% have promising results, its complexity is in $C_3 \times O(M \times N)$
+% whereas the complexity on the Canny method~\cite{Canny:1986:CAE:11274.11275} 
+% is in $C_1 \times O(M \times N)$ where  $C_1 < C_3$.
+% \JFC{Verifier ceci...}
+% In experiments detailled in this article, the Canny method has been retained 
+% but the whole approach can be updated to consider 
+% the fuzzy logic edge detector.   
 
 
-Quels paramètres sont optimaux ? Combinaison ? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-\subsubsection{Security Considerations}
+As argue in the introduction section, we do not adapt the parameters of the
+the edge detection as in~\cite{Luo:2010:EAI:1824719.1824720} but we modify 
+the size of the embedding message. Practically, the lenght of $x$ 
+has to be at least twice as large 
+as the size of the embedded encrypted message. 
+Otherwise, a new image is used to hide the remaning part of the message.  
 
 
-Security aspect:
-BBS-based cryptographic version of the message 
+\subsection{Minimizing Distortion with Syndrome-Treillis Codes} 
+\input{stc}
+
+
+
+% Edge Based Image Steganography schemes 
+% already studied~\cite{Luo:2010:EAI:1824719.1824720,DBLP:journals/eswa/ChenCL10,DBLP:conf/ih/PevnyFB10} differ 
+% how they select edge pixels, and  
+% how they modify these ones.
+
+% First of all, let us discuss about compexity of edge detetction methods.
+% Let then $M$ and $N$ be the dimension of the original image. 
+% According to~\cite{Hu:2007:HPE:1282866.1282944},
+% even if the fuzzy logic based edge detection methods~\cite{Tyan1993} 
+% have promising results, its complexity is in $C_3 \times O(M \times N)$
+% whereas the complexity on the Canny method~\cite{Canny:1986:CAE:11274.11275} 
+% is in $C_1 \times O(M \times N)$ where  $C_1 < C_3$.
+% \JFC{Verifier ceci...}
+% In experiments detailled in this article, the Canny method has been retained 
+% but the whole approach can be updated to consider 
+% the fuzzy logic edge detector.   
+
+% Next, following~\cite{Luo:2010:EAI:1824719.1824720}, our scheme automatically
+% modifies Canny parameters to get a sufficiently large set of edge bits: this 
+% one is practically enlarged untill its size is at least twice as many larger 
+% than the size of embedded message.
+
+
+
+%%RAPH: paragraphe en double :-)
 
 
-\subsubsection{Minimizing Distortion with Syndrome-Treillis Codes} 
 
 
-\input{stc}
 
 
 
 
-\subsection{Data Extraction}
\ No newline at end of file
+\subsection{Data Extraction}
+The message extraction summarized in Fig.~\ref{fig:sch:ext} follows data embedding
+since there exists a reverse function for all its steps.
+First of all, the same edge detection is applied (on the 7 first bits) to 
+get the set of LSBs,
+which is  sufficiently large with respect to the message size given as a key.  
+Then the STC reverse algorithm is applied to retrieve the encrypted message.
+Finally, the Blum-Goldwasser decryption function is executed and the original
+message is extracted.