Secure Sudoku Mapping for Dual-Image Reversible Data Hiding
Từ khóa
DOI:
https://doi.org/10.54654/isj.v2i28.6419Tóm tắt
Giấu tin thuận nghịch trong ảnh mã hóa thường tạo không gian nhúng bằng cách bảo toàn hoặc tiền xử lý dư thừa ảnh, khiến lớp giấu tin phụ thuộc vào một mô hình mã hóa chuyên biệt. Bài báo đề xuất một phương pháp hai ảnh hoạt động trực tiếp trên ảnh mã AES-CTR. Phương pháp được xây dựng trên bốn thành phần chính: mã tọa độ Sudoku sinh từ khóa để mang hai chữ số cơ số 8 trên mỗi cặp hợp lệ; khôi phục chính xác từng cặp byte mã từ độ dịch chuyển giữa các khối; khung tải tin được bảo mật và xác thực bằng AES-GCM; và ngưỡng dịch chuyển thích nghi để lựa chọn các phép ánh xạ có độ méo thấp nhất nhưng vẫn đủ chứa toàn bộ khung dữ liệu. Bên giấu tin không cần biết ảnh rõ hoặc khóa mã hóa ảnh, đồng thời phương pháp không truyền bản đồ vị trí. Trên 16 ảnh xám 512×512, tốc độ nhúng ròng cực đại trung bình đạt 1,4187 bit trên mỗi điểm ảnh truyền. Tại ERt=1,0, PSNR trung bình của hai ảnh mang tin đạt khoảng 47,65 dB; toàn bộ 160 phép thử đều cho BER bằng 0 và khôi phục chính xác từng điểm ảnh. Kết quả cho thấy phương pháp đạt dung lượng ổn định, độ méo thấp, bảo vệ tải tin có xác thực và khôi phục chính xác trong khi vẫn sử dụng cơ chế mã hóa ảnh tiêu chuẩn.Lượt tải
Tài liệu tham khảo
J. Tian, “Reversible data embedding using a difference expansion”, IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technology, vol. 13, no. 8, pp. 890–896, 2003, DOI: 10.1109/TCSVT.2003.815962.
Z. Ni, Y. Q. Shi, N. Ansari, and W. Su, “Reversible data hiding”, IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technology, vol. 16, no. 3, pp. 354–362, 2006, DOI: 10.1109/TCSVT.2006.869964.
X. Li, J. Li, B. Li, and B. Yang, “High-fidelity reversible data hiding scheme based on pixel-value-ordering and prediction-error expansion”, Signal Process, vol. 93, no. 1, pp. 198–205, 2013, DOI: 10.1016/j.sigpro.2012.07.025.
B. Ou, X. Li, Y. Zhao, R. Ni, and Y. Q. Shi, “Pairwise prediction-error expansion for efficient reversible data hiding”, IEEE Trans. Image Process., vol. 22, no. 12, pp. 5010–5021, 2013, DOI: 10.1109/TIP.2013.2281422.
C. Y. Weng, H. Y. Weng, and C. T. Huang, “High-fidelity reversible data hiding based on PVO and median preserving”, J. Supercomput., vol. 78, pp. 8367–8388, 2022, DOI: 10.1007/s11227-021-04226-0.
X. Zhang, “Reversible data hiding in encrypted image”, IEEE Signal Process. Lett., vol. 18, no. 4, pp. 255–258, 2011, DOI: 10.1109/LSP.2011.2114651.
X. Zhang, “Separable reversible data hiding in encrypted image”, IEEE Trans. Inf. Forensics Security, vol. 7, no. 2, pp. 826–832, 2012.
K. Ma, W. Zhang, X. Zhao, N. Yu, and F. Li, “Reversible data hiding in encrypted images by reserving room before encryption”, IEEE Trans. Inf. Forensics Security, vol. 8, no. 3, pp. 553–562, 2013, DOI: 10.1109/TIFS.2013.2248725.
W. Zhang, H. Wang, D. Hou, and N. Yu, “Reversible data hiding in encrypted images by reversible image transformation”, IEEE Trans. Multimedia, vol. 18, no. 8, pp. 1469–1479, 2016.
P. Puteaux and W. Puech, “An efficient MSB prediction-based method for high-capacity reversible data hiding in encrypted images”, IEEE Trans. Inf. Forensics Security, vol. 13, no. 7, pp. 1670–1681, 2018, DOI: 10.1109/TIFS.2018.2799381.
C. H. Yang, C. Y. Weng, and J. Y. Chen, “High-fidelity reversible data hiding in encrypted image based on difference-preserving encryption”, Soft Comput., vol. 26, pp. 1727–1742, 2022, DOI: 10.1007/s00500-022-06745-1.
A. K. Rai, H. Om, S. Chand, and S. Agarwal, “Reversible data hiding in encrypted image using two-pass pixel value ordering”, J. Inf. Secur. Appl., vol. 76, art. 103545, 2023, DOI: 10.1016/j.jisa.2023.103545.
K. Gao, J. H. Horng, and C. C. Chang, “High-capacity reversible data hiding in encrypted images based on adaptive block encoding”, J. Vis. Commun. Image Represent., vol. 84, art. 103481, 2022, DOI: 10.1016/j.jvcir.2022.103481.
R. Anushiadevi and R. Amirtharajan, “Separable reversible data hiding in an encrypted image using the adjacency pixel difference histogram”, J. Inf. Secur. Appl., vol. 72, art. 103407, 2023, DOI: 10.1016/j.jisa.2022.103407.
Y. Yao, K. Wang, Q. Chang, and S. Weng, “Reversible data hiding in encrypted images using global compression of zero-valued high bitplanes and block rearrangement”, IEEE Trans. Multimedia, vol. 26, pp. 3701–3714, 2024, DOI: 10.1109/TMM.2023.3314975.
F. Xiao, K. Wang, Y. Shen, and Y. Yao, “High-capacity reversible data hiding in encrypted images based on adaptive block coding selection”, J. Vis. Commun. Image Represent., vol. 104, art. 104291, 2024, DOI: 10.1016/j.jvcir.2024.104291.
X. Zhang, F. He, C. Yu, X. Zhang, C. N. Yang, and Z. Tang, “Reversible data hiding in encrypted images with asymmetric coding and bitplane block compression”, IEEE Trans. Multimedia, vol. 26, pp. 10174–10188, 2024, DOI: 10.1109/TMM.2024.3405717.
X. Chai, G. Cao, Z. Fu, Z. Gan, B. Wang, and Y. Zhang, “High-capacity reversible data hiding in encrypted medical images using adaptive pixel-modulation and HBP-RMC”, Biomed. Signal Process. Control, vol. 95, art. 106424, 2024, DOI: 10.1016/j.bspc.2024.106424.
C. Y. Weng, T. W. Lin, H. Y. Weng, and C. T. Huang, “Enhanced reversible data hiding in encrypted images via median preserving pixel value ordering and block-wise difference preservation”, Signal Image Video Process., vol. 19, art. 424, 2025, DOI: 10.1007/s11760-025-04054-2.
C. C. Chang, T. D. Kieu, and Y. C. Chou, “Reversible data hiding scheme using two steganographic images,” Proc. IEEE TENCON, Taipei, Taiwan, 2007, pp. 1–4, DOI: 10.1109/TENCON.2007.4483783.
T. S. Nguyen, C. C. Chang, and T. F. Chung, “A reversible data hiding scheme based on the Sudoku technique”, J. Syst. Softw., vol. 102, pp. 64–74, 2015, DOI: 10.1016/j.jss.2014.12.029.
T. C. Lu, J. H. Wu, and C. C. Huang, “Dual-image-based reversible data hiding method using center folding strategy”, Signal Process., vol. 115, pp. 195–213, 2015.
I. F. Jafar, K. A. Darabkh, R. T. Al-Zubi, and R. R. Saifan, “An efficient reversible data hiding algorithm using two steganographic images”, Signal Process., vol. 128, pp. 98–109, 2016.
H. Yao, F. Mao, Z. Tang, and C. Qin, “High-fidelity dual-image reversible data hiding via prediction-error shift”, Signal Process., vol. 170, art. 107447, 2020.
Y. Niu and S. Shen, “A novel pixel value ordering reversible data hiding based on dual-image”, Multimedia Tools Appl., vol. 81, pp. 13751–13771, 2022, DOI: 10.1007/s11042-022-12149-y.
Y. Zhang, Y. Yao, C. C. Lin, and C. C. Chang, “Dual-image reversible data hiding based on Sudoku block mapping and adaptive embedding”, J. Internet Technol., vol. 26, no. 2, pp. 147–163, 2025, DOI: 10.70003/160792642025032602001.
A. Abba, J. S. Teh, and M. Alawida, “Towards accurate keyspace analysis of chaos-based image ciphers”, Multimedia Tools Appl., vol. 83, pp. 79047–79066, 2024, DOI: 10.1007/s11042-024-18628-8.
National Institute of Standards and Technology, “Advanced Encryption Standard (AES)”, FIPS PUB 197-upd1, 2023, DOI: 10.6028/NIST.FIPS.197-upd1.
M. Dworkin, “Recommendation for block cipher modes of operation: Methods and techniques”, NIST SP 800-38A, 2001, DOI: 10.6028/NIST.SP.800-38A.
M. Dworkin, “Recommendation for block cipher modes of operation: Galois/Counter Mode (GCM) and GMAC,” NIST SP 800-38D, 2007, DOI: 10.6028/NIST.SP.800-38D.
X.-Y. Li, X.-B. Zhou, Q.-L. Zhou, S.-J. Han, and Z. Liu, “High-capacity reversible data hiding in encrypted images by information preprocessing”, Complexity, vol. 2020, Art. no. 6989452, 2020, DOI: 10.1155/2020/6989452.
L. Qu, M. Li, and P. Chen, “Reversible data hiding in encrypted image with secure multi-party for telemedicine applications”, Biomed. Signal Process. Control, vol. 93, Art. no. 106209, 2024, DOI: 10.1016/j.bspc.2024.106209.
V. Venkatesh, R. Anushiadevi, P. V. Meikandan, H. Mahalingam, and R. Amirtharajan, “Separable reversible data hiding by vacating room after encryption using encrypted pixel difference”, Sci. Rep., vol. 15, Art. no. 11916, 2025, DOI: 10.1038/s41598-025-96152-x.
A. Kozachok and S. Kopylov, “Robust text watermarking based on line shifting,” Journal of Science and Technology on Information Security,vol. 1, no. 7, pp. 3–13, 2020, doi: 10.54654/isj.v7i1.50.
V. T. Son and T. M. Duc, “A robust watermarking method based on RDWT-DCT-SVD in the YCbCr color space,” Journal of Science and Technology on Information Security, vol. 3, no. 23, pp. 5–14, 2024,doi: 10.54654/isj.v3i23.1054.
