Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6866_1.pdf: 1749281 bytes, checksum: 54338dde5012e86da31feb93e4e2892e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / A arte de ocultar uma mensagem dentro de outro objeto é conhecida como Esteganografia. Detalham-se técnicas convencionais para ocultação de mensagens e propõese uma nova abordagem. Este novo método de esteganografia em dois passos combina a cifragem do texto-pleno através de um criptossistema padrão, seguido pela imersão dos dados cifrados no arquivo de áudio. O trabalho enfoca-se na inserção de textos curtos em arquivos com formato wav a entrada dos dados é realizada nas componentes que resultam da transformação do sinal mediante as transformadas de wavelet. O objetivo é introduzir dados de forma quase transparente, de tal maneira que a detecção por terceiros seja pouco provável, como também para garantir a recuperação praticamente inalterável dos dados. O áudio é decomposto em doze níveis mediante a escolha de uma wavelet-mãe, os dados são codificados e ocultados nos diferentes níveis segundo o critério do usuário. Para um melhor espalhamento dos dados em cada nível são utilizadas senhas alfanuméricas de tamanho proporcional à quantidade de caracteres ingressados em cada um dos níveis. A implementação computacional foi realizada no Matlab® e simulações com arquivos de áudio de diferentes tamanhos foram realizadas. Mudanças nos arquivos de áudio após a inserção dos dados foram medidas. Baseadas no esquema da Esteganografia, aplicações comerciais podem ser desenvolvidas para garantir a autenticidade dos arquivos, assim como a proteção de direitos autorais em arquivos digitais

[pt] Na indústria de TV frequentemente ocorrem vazamentos de materiais de filmagem quando estes se distribuem entre os colaboradores de produção, prejudicando grandemente as empresas. Neste trabalho propomos uma ferramenta que, utilizando técnicas de esteganografia adaptativa, permite detectar a fonte do vazamento com um elevado grau de confiança. Um requisito importante é que a informação mascarada no vídeo (ou na imagem) resista a operações de processamento tais como redimensionamento e mudança de resolução. A ideia é usar o algoritmo Speeded Up Robust Features (SURF), estratégia consagrada, na detecção e descrição de características em imagens para detectar regiões robustas da imagem e inserir nelas uma pequena identificação mascarada. A ferramenta utiliza a transformada Haar – Discrete Wavelet Transform em duas dimensões, para depois fazer modificações na imagem. Esta dissertação propõe direções iniciais promissoras para a identificação segura de certificados de origem de imagens e vídeos. / [en] In the TV industry, leaks of film materials occur frequently when they are distributed among the members of the production team, causing great harm to the companies. In this paper, we propose a tool that allows detecting the source of the leak with a high degree of confidence, using techniques of adaptive steganography. An important requirement is that the information embedded in the video (or image) should resist to processing operations such as resizing and resolution changes. The idea is to use the Speeded Up Robust Features (SURF) algorithm, a well-known strategy for detection and description of images features, to detect the robust regions of the image and insert a small masked identification in them. The tool uses the Haar - Discrete Wavelet Transform in two dimensions and then modifies the image. This dissertation proposes promising initial directions for secure identification of the certificate of origin of digital images and videos.

This thesis is divided into two parts. In the first part, we show how problems of statistical inference and combinatorial optimization may be approached within a unified framework that employs tools from fields as diverse as machine learning, statistical physics and information theory, allowing us to i) design algorithms to solve the problems, ii) analyze the performance of these algorithms both empirically and analytically, and iii) to compare the results obtained with the optimal achievable ones. In the second part, we use this framework to study two specific problems, one of inference (compressed sensing) and the other of optimization (information hiding). In both cases, we review current approaches, identify their flaws, and propose new schemes to address these flaws, building on the use of message-passing algorithms, variational inference techniques, and spin glass models from statistical physics. / Esta tese está dividida em duas partes. Na primeira delas, mostramos como problemas de inferência estatística e de otimização combinatória podem ser abordados sob um framework unificado que usa ferramentas de áreas tão diversas quanto o aprendizado de máquina, a física estatística e a teoria de informação, permitindo que i) projetemos algoritmos para resolver os problemas, ii) analisemos a performance destes algoritmos tanto empiricamente como analiticamente, e iii) comparemos os resultados obtidos com os limites teóricos. Na segunda parte, este framework é usado no estudo de dois problemas específicos, um de inferência (compressed sensing) e outro de otimização (ocultação de dados). Em ambos os casos, revisamos abordagens recentes, identificamos suas falhas, e propomos novos esquemas que visam corrigir estas falhas, baseando-nos sobretudo em algoritmos de troca de mensagens, técnicas de inferência variacional, e modelos de vidro de spin da física estatística.

This thesis is divided into two parts. In the first part, we show how problems of statistical inference and combinatorial optimization may be approached within a unified framework that employs tools from fields as diverse as machine learning, statistical physics and information theory, allowing us to i) design algorithms to solve the problems, ii) analyze the performance of these algorithms both empirically and analytically, and iii) to compare the results obtained with the optimal achievable ones. In the second part, we use this framework to study two specific problems, one of inference (compressed sensing) and the other of optimization (information hiding). In both cases, we review current approaches, identify their flaws, and propose new schemes to address these flaws, building on the use of message-passing algorithms, variational inference techniques, and spin glass models from statistical physics. / Esta tese está dividida em duas partes. Na primeira delas, mostramos como problemas de inferência estatística e de otimização combinatória podem ser abordados sob um framework unificado que usa ferramentas de áreas tão diversas quanto o aprendizado de máquina, a física estatística e a teoria de informação, permitindo que i) projetemos algoritmos para resolver os problemas, ii) analisemos a performance destes algoritmos tanto empiricamente como analiticamente, e iii) comparemos os resultados obtidos com os limites teóricos. Na segunda parte, este framework é usado no estudo de dois problemas específicos, um de inferência (compressed sensing) e outro de otimização (ocultação de dados). Em ambos os casos, revisamos abordagens recentes, identificamos suas falhas, e propomos novos esquemas que visam corrigir estas falhas, baseando-nos sobretudo em algoritmos de troca de mensagens, técnicas de inferência variacional, e modelos de vidro de spin da física estatística.

A esteganografia em vídeos digitais possibilita o ocultamento de um grande volume de informações quando comparada a técnicas em imagens. Contudo, esta tarefa não é trivial quando aplicada a vídeos comprimidos, pois a inserção de informações ocultas pode adicionar ruído dificultando a perfeita recuperação das mesmas durante a decodificação. Este trabalho apresenta uma técnica para esteganografia em vídeos comprimidos, denominada MP4Stego, a qual explora estruturas e tecnologias do padrão de vídeo MPEG-4 de modo a proceder recuperação de informações sem perda e apresentar maior capacidade de inserção de dados ocultos. Entre os benefícios da técnica estão: A capacidade de ocultamento de grande volume de dados; a capacidade de reprodução do vídeo contendo dados ocultos em players não especializados (ajudando a dar a ilusão de que se trata de um vídeo comum), sua imunidade, até o momento, as técnicas de esteganálise / Digital video steganography makes possible to hide higher volumes of information than the broadly used image steganography techniques. However, apply steganography to compressed digital videos is not a trivial task because the information hiding process may add noise to the original data. In this way, during the video decoding, the recovered hidden information is not an exact copy of the original data. This work presents a new steganographic technique, called MP4Stego, which explores new video structures of the MPEG-4 standard in order to recover hidden data without loss and in order to provide higher capacity of hidden data insertion. Some benefits of the MP4Stego technique are: to hide high volumes of data; to playback steganographyed videos by the means of non specialized players (this helps users to think that it is a regular video); so far, its immunity to stegoanalysis techniques

A esteganografia em vídeos digitais possibilita o ocultamento de um grande volume de informações quando comparada a técnicas em imagens. Contudo, esta tarefa não é trivial quando aplicada a vídeos comprimidos, pois a inserção de informações ocultas pode adicionar ruído dificultando a perfeita recuperação das mesmas durante a decodificação. Este trabalho apresenta uma técnica para esteganografia em vídeos comprimidos, denominada MP4Stego, a qual explora estruturas e tecnologias do padrão de vídeo MPEG-4 de modo a proceder recuperação de informações sem perda e apresentar maior capacidade de inserção de dados ocultos. Entre os benefícios da técnica estão: A capacidade de ocultamento de grande volume de dados; a capacidade de reprodução do vídeo contendo dados ocultos em players não especializados (ajudando a dar a ilusão de que se trata de um vídeo comum), sua imunidade, até o momento, as técnicas de esteganálise / Digital video steganography makes possible to hide higher volumes of information than the broadly used image steganography techniques. However, apply steganography to compressed digital videos is not a trivial task because the information hiding process may add noise to the original data. In this way, during the video decoding, the recovered hidden information is not an exact copy of the original data. This work presents a new steganographic technique, called MP4Stego, which explores new video structures of the MPEG-4 standard in order to recover hidden data without loss and in order to provide higher capacity of hidden data insertion. Some benefits of the MP4Stego technique are: to hide high volumes of data; to playback steganographyed videos by the means of non specialized players (this helps users to think that it is a regular video); so far, its immunity to stegoanalysis techniques

Information security is being considered of great importance to the private and governamental institutions. For this reason, we opted to conduct a study of security in this dissertation. We started with an introduction to the information theory, and then we proposed a new kind of Perfect Secrecy cryptographic and finally made a study of steganography in an image sequence, in which we suggest a more aggressive steganography in coefficients of the discrete cosine transform. / A segurança da informação vem sendo considerada de grande importância para as instituições privadas e governamentais. Por este motivo, optamos em realizar um estudo sobre segurança nesta dissertação. Iniciamos com uma introdução à teoria da informação, partimos para métodos de criptografia onde propomos um novo tipo de Segredo Perfeito e finalmente fazemos um estudo de esteganografia em uma sequência de imagens, onde propomos uma esteganografia mais agressiva nos coeficientes da transformada discreta de cosseno.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 3034546 bytes, checksum: 5e2004dbb50f098736d630710e806e70 (MD5) Previous issue date: 2007-02-14 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / Information security is being considered of great importance to the private and governamental institutions. For this reason, we opted to conduct a study of security in this dissertation. We started with an introduction to the information theory, and then we proposed a new kind of Perfect Secrecy cryptographic and finally made a study of steganography in an image sequence, in which we suggest a more aggressive steganography in coefficients of the discrete cosine transform. / A segurança da informação vem sendo considerada de grande importância para as instituições privadas e governamentais. Por este motivo, optamos em realizar um estudo sobre segurança nesta dissertação. Iniciamos com uma introdução à teoria da informação, partimos para métodos de criptografia onde propomos um novo tipo de Segredo Perfeito e finalmente fazemos um estudo de esteganografia em uma sequência de imagens, onde propomos uma esteganografia mais agressiva nos coeficientes da transformada discreta de cosseno.

Esteganografia é uma técnica utilizada para ocultar uma informação secreta dentro de outro tipo de informação sem perda de qualidade da informação hospedeira e com o objetivo de extrair a informação posteriormente. Esteganografia reversível permite a exata restauração (sem perda) do sinal hospedeiro original após a extração da informação oculta. Várias ténicas reversíveis têm sido desenvolvidas, mas nenhuma delas parece ser apropriada para imagens binárias. Uma técnica de marca d\'água faz uso de técnicas esteganográficas para inserir informação em uma imagem hospedeira, com o intuito de fazer uma asserção sobre a imagem no futuro. Uma marca d\'água de autenticação (AWT) insere uma informação oculta na imagem com a intenção de detectar qualquer alteração acidental ou maliciosa na imagem. Uma AWT normalmente usa criptografia de chave secreta ou chave pública para computar a assinatura de autenticação da imagem, inserindo-a na própria imagem. JBIG2 é um padrão internacional para compressão de imagens binárias (com ou sem perda). Ele decompõe a imagem em várias regiões (texto, meio-tom e genérica) e codifica cada região usando o método mais apropriado. A criação de AWTs seguras para imagens binárias comprimidas é um importante problema prático. Porém, parece que nenhuma AWT para JBIG2 já foi proposta. Este trabalho propõe algumas técnicas esteganográficas para arquivos JBIG2. Então, estas técnicas são usadas para criar AWTs para imagens codificadas como JBIG2. As imagens marcadas são visualmente agradáveis, sem ruídos do tipo sal-e-pimenta. Este trabalho também propõe uma técnica esteganográfica reversível para imagens binárias. A técnica proposta seleciona um conjunto de pixels de baixa visibilidade e utiliza o algoritmo de Golomb para comprimir as previsões desses pixels. Então, a informação comprimida e a informação a ser oculta são inseridas na imagem. Imagens marcadas com a técnica proposta possuem excelente qualidade visual, pois apenas pixels de baixa visibilidade são modificados. Então, a técnica proposta é utilizada para autenticar imagens binárias e documentos de maneira reversível. / Data-hiding is a technique to hide secret information inside another group of information data, without loss of quality of the host information, and the means to extract the secret information afterwards. Reversible data-hiding enable the exact restoration (lossless) of the original host signal after extracting the embedded information. Several reversible data hiding techniques have been developed, but none of them seems to be appropriate for binary images. A watermarking technique makes use of data-hiding to insert some information into the host image, in order to make a posterior assertion about the image. An authentication watermarking technique (AWT) inserts hidden data into an image in order to detect any accidental or malicious alteration to the image. AWT normally makes use of secret- or publickey cryptographic ciphers to compute the authentication signature of the image, and inserts it into the image itself. JBIG2 is an international standard for compressing bilevel images in both lossy and lossless modes. JBIG2 decomposes the image into several regions (text, halftone and generic) and encodes each one using the most appropriate method. The creation of secure AWTs for compressed binary images is an important practical problem. However, it seems that no AWT for JBIG2 has ever been proposed. This work proposes some data-hiding techniques for JBIG2 files. Then, these techniques are used to design AWTs for JBIG2-encoded images. The resulting watermarked images are visually pleasant, without visible salt and pepper noise. This work also proposes a reversible data hiding technique for binary images. The proposed technique selects a set of low-visibility pixels and uses Golomb codes to compress the predictions of these pixels. Then, this compressed data and the net payload data are embedded into the image. Images watermarked by the proposed technique have excellent visual quality, because only low-visibility pixels are flipped. Then, the proposed data hiding is used to reversibly authenticate binary images and documents.

Esteganografia é uma técnica utilizada para ocultar uma informação secreta dentro de outro tipo de informação sem perda de qualidade da informação hospedeira e com o objetivo de extrair a informação posteriormente. Esteganografia reversível permite a exata restauração (sem perda) do sinal hospedeiro original após a extração da informação oculta. Várias ténicas reversíveis têm sido desenvolvidas, mas nenhuma delas parece ser apropriada para imagens binárias. Uma técnica de marca d\'água faz uso de técnicas esteganográficas para inserir informação em uma imagem hospedeira, com o intuito de fazer uma asserção sobre a imagem no futuro. Uma marca d\'água de autenticação (AWT) insere uma informação oculta na imagem com a intenção de detectar qualquer alteração acidental ou maliciosa na imagem. Uma AWT normalmente usa criptografia de chave secreta ou chave pública para computar a assinatura de autenticação da imagem, inserindo-a na própria imagem. JBIG2 é um padrão internacional para compressão de imagens binárias (com ou sem perda). Ele decompõe a imagem em várias regiões (texto, meio-tom e genérica) e codifica cada região usando o método mais apropriado. A criação de AWTs seguras para imagens binárias comprimidas é um importante problema prático. Porém, parece que nenhuma AWT para JBIG2 já foi proposta. Este trabalho propõe algumas técnicas esteganográficas para arquivos JBIG2. Então, estas técnicas são usadas para criar AWTs para imagens codificadas como JBIG2. As imagens marcadas são visualmente agradáveis, sem ruídos do tipo sal-e-pimenta. Este trabalho também propõe uma técnica esteganográfica reversível para imagens binárias. A técnica proposta seleciona um conjunto de pixels de baixa visibilidade e utiliza o algoritmo de Golomb para comprimir as previsões desses pixels. Então, a informação comprimida e a informação a ser oculta são inseridas na imagem. Imagens marcadas com a técnica proposta possuem excelente qualidade visual, pois apenas pixels de baixa visibilidade são modificados. Então, a técnica proposta é utilizada para autenticar imagens binárias e documentos de maneira reversível. / Data-hiding is a technique to hide secret information inside another group of information data, without loss of quality of the host information, and the means to extract the secret information afterwards. Reversible data-hiding enable the exact restoration (lossless) of the original host signal after extracting the embedded information. Several reversible data hiding techniques have been developed, but none of them seems to be appropriate for binary images. A watermarking technique makes use of data-hiding to insert some information into the host image, in order to make a posterior assertion about the image. An authentication watermarking technique (AWT) inserts hidden data into an image in order to detect any accidental or malicious alteration to the image. AWT normally makes use of secret- or publickey cryptographic ciphers to compute the authentication signature of the image, and inserts it into the image itself. JBIG2 is an international standard for compressing bilevel images in both lossy and lossless modes. JBIG2 decomposes the image into several regions (text, halftone and generic) and encodes each one using the most appropriate method. The creation of secure AWTs for compressed binary images is an important practical problem. However, it seems that no AWT for JBIG2 has ever been proposed. This work proposes some data-hiding techniques for JBIG2 files. Then, these techniques are used to design AWTs for JBIG2-encoded images. The resulting watermarked images are visually pleasant, without visible salt and pepper noise. This work also proposes a reversible data hiding technique for binary images. The proposed technique selects a set of low-visibility pixels and uses Golomb codes to compress the predictions of these pixels. Then, this compressed data and the net payload data are embedded into the image. Images watermarked by the proposed technique have excellent visual quality, because only low-visibility pixels are flipped. Then, the proposed data hiding is used to reversibly authenticate binary images and documents.