اخفاء المعلومات في الصور الرقمية

    "دائما ما يحاول الانسان ايجاد طرق جديدة و كفء للاتصال و عندما يحدث هذا الاتصال فانه يفضل أن يكون الاتصال سريا. ولقد كان التشفير أحد الحلول الشائعة لهذه المشكلة. فلقد كان الهدف الأساسي للتشفير هو اخفاء المعلومات المكونة للرسالة. و على الرغم من أن الشفير ما زال يستخدم في مجالات كثيرة فإنه لا يوجد ما يمنع من التفكير في الاستجانوجرافيا كأداة جديدة للاتصال بطريقة مخفية حيث تعتمد هذه الطريقة على اخفاء معلومة معينة بداخل محتوى رقمي بشكل يجعلهما يظهران ككيان واحد. إن أشهر الطرق المستخدمة لتطبيق الاستجانوجرافيا على الصورالرقمية تعتمد على اخفاء الرسالة السرية في الأرقام الثناية الأقل أهمية والممثلة لأجزاء الصور.

في هذه الرسالة نقدم بعض تقنيات الاستجانوجرافيا الحديثة في الصور الرقمية. التقنيات المقترحة تسعى الى تزويد السعة التخزينية للمحتوى الرقمي و استرجاع الرسالة المخبأة بدون أخطاء، هذا بالإضافة الى تحقيق درجة عالية من الشفافية. علاوة على ذلك فلقد أضفنا مستوى من التأمين للخوارزميات المقترحة عن طريق توزيع الرسالة بطريقة عشوائية في المحتوى الرقمي باستخدام مفتاح سري. هذا يعني أنه لو حدث أن الخصم علم بتفاصيل النظام و لم يعلم بالمفتاح السري فإنه لا يستطيع الحصول على دليل (أو حتى يشك) أن اتصالاً قد تم بالفعل.

ان الخوارزميات المقترحة يمكن تصنيفها ضمن تقنيات المجالات المحولة، و لنكون أكثر تحديدا فلقد اخترنا أن نخفي المعلومات السرية في مجال المويجات( wavelet ) للصور الملونة. يعتبر تحويل المويجات الرقمي من الأدوات المهمة بسبب التشابه الكبير بينها و بين طريقة ادراك جهاز الرؤية البشري. و لذلك فإنه من المتوقع أن استخدام تحويل المويجات الرقمي سوف يجعل عملية الإخفاء غير ملحوظة للعين المجردة.

لقد قمنا بالفعل بتنفيذ أربع خوارزميات تعمل على تضمين أجزاء الرسالة في مجال المويجات للصور الملونة. يعتمد الخوارزم الأول(WLTCodedBinHide)  على الطريقة العامة بتخزين المعلومات في الأرقام الثناية الأقل أهمية. ان عملية الأخفاء تبدأ بتحويل الرسالة الى أرقام ثنائية ثم تقوم بتخزينها في معاملات احد الأجزاء الأربعة الناتجة من تحويل المويجات الرقمي للصورة. كما يقترح الخوارزم استخدام قوالب التكويد الخطى من أجل اكتشاف و تصحيح الأخطاء التي قد تنتج عن تمثيل معاملات مجال المويجات باستخدام العلامة العشرية.

الخوارزم الثاني (IntWLTBinHide) يستغل فكرة تحويل مويجات الأرقام الصحيحة. هذا الخوارزم يخزن الأرقام الثنائية الممثلة للرسالة مباشرة في الأرقام الثناية الأقل أهمية لكل معاملات مجال الويفلت الصحيح، و لكن هذا يتطلب معالجة مسبقة للصورة المحتوى بغرض تعديل أجزاء الصورة المشبعة استعادة الرسالة بشكل صحيح.

أما الخوارزم التالي(WLTCastBinHide)  يعتمد على فكرة تحويل مكونات الصورة المحتوى من أرقام صحيحة (0-255) الى أرقام حقيقية (0-1) و ذلك لتخزين الأرقام الثنائية الممثلة للرسالة في معاملات مجال المويجات المحولة باستخدام قيمة معينة تحدد قوة الإخفاء. أما عملية الاسترجاع تتضمن استرجاع سلسلة الأرقام الثنائية الممثلة للرسالة عن طريق مقارنة معاملات مجال المويجات للصورة الأصلية مع مثيلاتها في الصورة المتضمنة للرسالة السرية و ذلك لتحديد قيمة الرقم الثنائي المخزن فيها.

الخوارزم الأخير(WLTFusedHide)  مبنى على فكرة دمج البيانات، ففي هذه الطريقة يتم دمج كل من تحويل المويجات الرقمي للصورة المحتوى و تحويل المويجات الرقمى للصورة السرية باستخدام قيمة معينة (α) تحدد قوة الإخفاء. ومن ثم يتم استخراج معاملات المويجات للصورة السرية عن طريق طرح معاملات المويجات للصورة الأصلية من معاملات المويجات للصورة المتضمنة للرسالة السرية. كما يقترح الخوارزم تنفيذ عملية تعديل على أجزاء الصورة المحتوى قبل القيام بعملية الإخفاء. ففي هذه الخطوة يتم ضغط مجال أخزاء الصورة ليكون ما بين) 1-α,α ) بدلا من ) 1,0 ) لضمان عدم خروج قيم المعاملات التي نخفي فيها البيانات عن المجال المسموح. و بذلك يتم استرجاع الرسالة بدقة مقبولة حتى و لو بقيمة صغيرة للمعامل (α).

أظهرت النتائج العملية أن الخوارزم (IntWLTBinHide) يوفر تقريبا نفس السعة التخزينية التي توفرها أحدث الطرق التي تطبق الاستجانوجرافيا على أجزاء الصور إلا أنه أظهر نتائجا أفضل من حيث الشفافية. بالإضافة الى ذلك فالخوارزم (WLTFusedHide) نجح في اعطاء أفضل النتائج في كلا من الشفافية و السعة التخزينية حيث أنه يستطيع تضمين الصورة المحتوى بصورة أخرى لها نفس الحجم و النوع."