Các kỹ thuật giấu tin mật nhúng thông điệp bí mật trong hình ảnh, điều này gây ra sự thay đổi trong các số liệu thống kê của hình ảnh. Phát hiện giấu tin dựa trên thống kê sẽ phân tích các số liệu thống kê nằm bên dƣới hình ảnh để phát hiện các thông tin bí mật đƣợc nhúng. Kỹ thuật phát hiện giấu tin dựa trên thống kê đƣợc coi là mạnh hơn so với phát hiện giấu tin dựa trên chữ ký vì kỹ thuật toán học sẽ phát hiện tốt hơn so với sử dụng thị giác. Phát hiện giấu tin mật dựa trên thống kê có thể đƣợc phân loại dựa trên kỹ thuật giấu dữ liệu gồm có trong miền không gian hoặc biến đổi miền.
3.3.2.1Kỹ thuật phát hiện giấu tin miền không gian
3.3.2.1.1 Tấn công Chisquare
Việc tấn công dựa trên thống kê lần đầu tiên đƣợc đề xuất bởi Westfeld và Pfitzmann. Cách tiếp cận này cụ thể sử dụng cho LSB nhúng và dựa trên việc phân tích thống kê thứ tự đầu tiên mạnh hơn là kiểm tra trực quan bằng mắt. Kỹ thuật xác định các cặp giá trị (POVs) bao gồm các giá trị pixel, hệ số DCT lƣợng tử hoặc chỉ số bảng màu mà có đƣợc ánh xạ tới một số khác trên LSB flipping. Sau khi nhúng tin mật, tổng số cặp giá trị POV sẽ vẫn giống nhau. Khái niệm này của cặp giá trị phụ thuộc đƣợc khai thác để thiết kế một thử nghiệm Chisquare thống kê để phát hiện các thông tin bị giấu [13]. Kết quả báo cáo cho thấy phƣơng pháp này đáng tin cậy trong việc phát hiện các thông tin giấu tuần tự. Sau đó phƣơng pháp trên đƣợc phát triển tổng quát hơn giúp phát hiện thông tin giấu rải rác ngẫu nhiên [14].
3.3.2.1.2 RQP (Raw quick pair)
Một phƣơng pháp khác phát hiện giấu tin mật cho kỹ thuật nhúng tin LSB trong ảnh màu 24-bit là Raw Quick Pair đƣợc đề xuất bởi Fridrich [15]. Phƣơng pháp này dựa trên phân tích các cặp chặt chẽ của màu sắc tạo ra bởi LSB nhúng. Nó chỉ ra rằng tỉ lệ màu sắc gần với tổng số màu sắc độc nhất tăng đáng kể khi một tin nhắn có chiều dài đƣợc chọn đƣợc nhúng vào trong ảnh bìa hơn là trong một hình ảnh đã giấu tin. Sự khác biệt này giúp ta phân biệt đƣợc ảnh bìa và ảnh đã giấu tin cho trƣờng hợp giấu tin
22
LSB. Phƣơng pháp này hoạt động đáng tin cậy với điều kiện số lƣợng màu sắc độc nhất trong ảnh bìa là ít hơn 30% số lƣợng điểm ảnh. Theo báo cáo phƣơng pháp có tỉ lệ phát hiện cao hơn so với phƣơng pháp đƣợc đƣa ra bởi Westfeld và Pfitzmann nhƣng không thể áp dụng cho ảnh màu xám.
3.3.2.1.3 Kỹ thuật phát hiện giấu tin RS
Một kỹ thuật phát hiện giấu tin phức tạp hơn: RS (Regular and Singular group) đƣợc trình bày bởi Fridrich [16] để phát hiện giấu tin LSB nhúng trong ảnh màu và ảnh xám. Kỹ thuật này sử dụng số liệu thống kê kép nhạy cảm xuất phát từ mối tƣơng quan của không gian trong hình ảnh. Các hình ảnh đƣợc chia thành các nhóm tách rời có hình dạng cố định. Trong mỗi nhóm, nhiễu đƣợc đo bằng giá trị tuyệt đối trung bình của sự khác biệt giữa các điểm ảnh lân cận.
Mỗi nhóm đƣợc phân loại là "bình thƣờng" hoặc "đặc biệt" tùy thuộc vào việc các nhiễu điểm ảnh trong nhóm đƣợc tăng lên hay sau khi lật LSB của một tập hơn cố định các điểm ảnh trong nhóm sử dụng một mặt nạ. Việc phân loại đƣợc lặp lại cho loại kép của việc lật.
Phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng tỷ lệ của nhóm bình thƣờng và nhóm đặc biệt hình thành các đƣờng cong bậc hai với số lƣợng tin nhắn đƣợc nhúng sử dụng phƣơng pháp LSB.
3.3.2.2Kỹ thuật phát hiện giấu tin biến đổi miền
3.3.2.2.1 Phương pháp thống kê Chi-square
Zhang và Ping đã đề xuất kỹ thuật tấn công JSteg tuần tự và ngẫn nhiên trên ảnh JPEG. Kỹ thuật này đƣợc thực hiện dựa trên các mô hình thống kê của các hệ số DCT. Quan sát thấy rằng các hệ số DCT lƣợng tử hóa các hình ảnh JPEG phân phối đối xứng quanh 0 trong các hình ảnh sạch. Các hình ảnh sau khi giấu tin đƣợc thay đổi khi có thông điệp đƣợc nhúng tuần tự hoặc ngẫn nhiên. Kỹ thuật thống kê Chi-square sẽ tính toán một bất đẳng thức để đánh giá sự có mặt của thông điệp nhúng trong ảnh bị giấu tin. Tỉ lệ nhúng cũng đƣợc tính toán. Kỹ thuật này đơn giản và rất hiệu quả [17].
3.3.2.2.2 Tấn công phân tích biểu đồ Histogram
Tấn công phân tích biểu đồ Histogram hoạt động trên ảnh JPEG tuần tự và ngẫu nhiên, nhƣ JSteg hay Outguess 0.1. Nó có hiệu quả khi ƣớc lƣợng độ dài của thông điệp đƣợc nhúng trong ảnh dựa trên sự mất mát của biểu đồ đối xứng sau khi nhúng. X. Yu đề xuất một phƣơng pháp phát hiện giấu tin mạnh mẽ hơn [18]. Trong kỹ thuật này,
23
các biểu đồ histogram của ảnh gốc của các hệ số DCT đƣợc ƣớc lƣợng từ biểu đồ hình ảnh sau khi giấu tin.
3.3.2.2.3 Kỹ thuật hiệu chỉnh
Fridrich đề xuất một phƣơng pháp phát hiện giấu tin dựa trên việc kết hợp các khái niệm về hiệu chỉnh cho hình ảnh JPEG [19]. Việc phân tích DCT và miền không gian các thuộc tính nhƣ hệ số biểu đồ DCT tổng quát, biểu đồ kép histogram, ma trận đồng xảy ra đƣợc thực hiện đầu tiên và thứ hai. Dựa trên thực tế rằng các hình ảnh JPEG có một cấu trúc khối 8x8 và đƣợc hình thành bởi các hệ số DCT lƣợng tử có xu hƣớng vững chắc đến biến dạng nhỏ nhƣ nén và nhúng, chúng ta có thể ƣớc lƣợng ảnh gốc. Nhƣ vậy bằng cách nén và giải nén hình ảnh với cấu trúc khối khác nhau, chúng ta có thể ƣớc lƣợng ảnh gốc. Điều này đƣợc thực hiện bằng cách áp dụng các kỹ thuật hiệu chỉnh sau đây vào hình ảnh bị nhúng tin:
- Giải nén hình ảnh bị nhúng tin sử dụng bảng lƣợng tử của nó.
- Cắt hình ảnh bị nhúng tin đã bị giải nén theo 4 pixel, hoặc là hàng, cột hoặc ở các cạnh.
- Nén ảnh đã đƣợc cắt bằng cách sử dụng cùng bảng lƣợng tử.