I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9 ,   p p .   4 6 0 ~ 4 6 7   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 9 i 1 . p p 4 6 0 - 4 6 7             4 6 0       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / I J E C E   A   s e c u r e   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   b a s e d   o n   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   a n d   d y n a m i c   b i t   e m b e d d i n g         A h m e d   T o m a n   T h a h a b   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   K e r b a l a ,   I r a q       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   J a n   1 1 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   O c t   1 0 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   O c t   2 7 ,   2 0 1 8       I n   m o d e r n   p u b l i c   c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r k s ,   d i g i t a l   d a t a   i s   m a s s i v e l y   t r a n s m i t t e d   t h r o u g h   t h e   i n t e r n e t   w i t h   a   h i g h   r i s k   o f   d a t a   p i r a c y .   S t e g a n o g r a p h y   i s   a   t e c h n i q u e   u s e d   t o   t r a n s m i t   d a t a   w i t h o u t   a r o u s i n g   s u s p i c i o n   o f   s e c r e t   d a t a   e x i s t e n c e .   I n   t h i s   p a p e r ,   a   c o l o r   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   t e c h n i q u e   i s   p r o p o s e d   i n   s p a t i a l   d o m a i n .   T h e   c o v e r   i m a g e   i s   s e g m e n t e d   i n t o   n o n - o v e r l a p p i n g   b l o c k s   w h i c h   a r e   s c a t t e r e d   a m o n g   i m a g e   s i z e   w i n d o w   u s i n g   B u r r o w s   W h e e l e r   t r a n s f o r m   b e f o r e   e m b e d d i n g .   S e c r e t   d a t a   i s   e m b e d d e d   i n   e a c h   b l o c k   a c c o r d i n g   t o   i t s   s e q u e n c e   i n   t h e   B u r r o w s   W h e e l e r   t r a n s f o r m   o u t p u t .   T h e   h i d i n g   m e t h o d   i s   a n   o p e r a t i o n   o f   a n   e x c l u s i v e - o r   b e t w e e n   a   v i r t u a l   b i t   w h i c h   i s   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   m o s t   s i g n i f i c a n t   b i t   a n d   t h e   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t s   o f   t h e   c o v e r   p i x e l .   R e s u l t s   o f   t h e   a l g o r i t h m   a r e   a n a l y z e d   a c c o r d i n g   t o   i t s   d e g r a d a t i o n   o f   t h e   o u t p u t   i m a g e   a n d   e m b e d d i n g   c a p a c i t y .   T h e   r e s u l t s   a r e   a l s o   c o m p a r e d   w i t h   o t h e r   e x i s t i n g   m e t h o d s .   K e y w o r d s :   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   d y n a m i c   e m b e d d i n g     D a t a   s e c u r i t y     P a y l o a d     X O R   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   A h m e d   T . T h a h a b ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   K e r b a l a .   1 0 4   A l - M w a t h a f e e n   R o a d ,   K e r b a l a   P r o v i n c e ,   I r a q .   E m a i l :   t o e a h m e d @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N     A   t e c h n i q u e   t h a t   c o n c e a l s   s e c r e t   i n f o r m a t i o n   i n s i d e   a n o t h e r   v a r i e t y   o f   i n f o r m a t i o n   d a t a   i s   t e r m e d   a s   s t e g a n o g r a p h y   [ 1 ] .   I t   i s   b r o a d l y   u s e d   n o w a d a y s   i n   i n f o r m a t i o n   s e c u r i t y   s t r a t e g i e s   o v e r   t h e   l a s t   d e c a d e   s i n c e   t h i s   k i n d   o f   i n v i s i b l e   c o m m u n i c a t i o n   p r e v e n t s   i m p e r r m i s s i b l e   a c c e s s   t o   s e c r e t   i n f o r m a t i o n   [ 1 ] .   A l t h o u g h   o t h e r   d a t a   s e c u r i t y   s t r a t e g i e s   s u c h   a s   c r y p t o g r a p h y   a n d   e n c r y p t i o n   t e c h n i q u e s   e x i s t   f o r   s e c u r e   d a t a   t r a n s m i s s i o n ,   s t e g a n o g r a p h y   u s e s   f i l e s   s u c h   a s   a u d i o ,   i m a g e ,   v i d e o   f o r m a t s   t o   t r a n s m i t   d a t a   o b l i v i o u s   t o   t h e   f a c t   t h a t   d a t a   e x i t s   i n   t h e   m e s s a g e   [ 1 ] .   W a t e r m a r k i n g   i s   a l s o   c o n s i d e r e d   a s   a   h i d i n g   t e c h n i q u e ,   b u t   i t   i s   u s e d   t o   p r o t e c t   c o p y r i g h t   o f   c o n t e n t   s u c h   a s   s m a l l   t a g s   o r   c o m p a n y   l o g o s .   S t e g a n o g r a p h y   c o n c e a l s   g r e a t e r   p a y l o a d   i n   c o v e r   m e d i a   [ 2 ] .     E s s e n t i a l l y ,   a n y   s t e n o g r a p h i c   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   t h r e e   m a j o r   c o m p o n e n t s :   T h e   c o v e r   f i l e   w h e r e   i n f o r m a t i o n   i s   h i d d e n ;   t h e   s e c r e t   f i l e   a n d   t h e   s t e g o - f i l e   w h i c h   i s   c o n s i d e r e d   a s   t h e   o u t p u t   r e s u l t a n t   f r o m   t h e   s y s t e m .   W h e n   e m b e d d i n g   s e c r e t   m e s s a g e   d a t a   i n   a   c o v e r   m e d i a ,   i t   o u g h t   t o   b e   v i s u a l l y   u n d e t e c t a b l e   a n d   t h e   o u t p u t   s t e g o - f i l e   s h o u l d   n o t   p o s s e s s   a n y   n o t i c e a b l e   a d a p t a t i o n   c o m p a r e d   t o   t h e   o r i g i n a l   c o v e r   i m a g e   [ 3 ] .   I m p e r c e p t i b i l i t y   i s   c r u c i a l   f a c t o r   w h e n   i t   c o m e s   t o   s t e g a n o g r a p h y   t e c h n i q u e s ;   i t   r e f l e c t s   t h e   l e v e l   o f   c o r r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   s t e g o   a n d   t h e   c o v e r   f i l e .   M o r e o v e r ;   o t h e r   f a c t o r s   s u c h   a s   s e c u r i t y   a n d   c a p a c i t y   a r e   a l s o   c o n s i d e r e d   d e c i s i v e   f a c t o r s   f o r   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m .     S t e g a n o g r a p h y   h a s   b e e n   u n d e r   t h e   s c o p e   o f   r e s e a r c h e r   f o r   s o m e   t i m e   s i n c e ;   i t   i s   a   v i t a l   f i e l d   f o r   c o v e r t   c o m m u n i c a t i o n .   S e c r e t   i n f o r m a t i o n   c a n   b e   e m b e d d e d   i n   t h e   s p a t i a l   d o m a i n   s p e c i f i c a l l y   i n   t h e   p i x e l   i n t e n s i t y   v a l u e   [ 4 ] .   A   p i o n e e r i n g   e m b e d d i n g   m e t h o d   u s e d   i n   s t e g a n o g r a p h y   i s   t h e   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t   t e c h n i q u e   ( L S B ) .   T h i s   t e c h n i q u e   u t i l i z e s   t h e   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t s   o f   a   c o d e - w o r d   a n d   r e p l a c e s   t h e m   w i t h   t h e   m o s t   s i g n i f i c a n t   b i t s   o f   t h e   s e c r e t   b i n a r y   d a t a .   I n   [ 5 ] ,   a   n e w   L S B   t e c h n i q u e   i s   p r o p o s e d   u s i n g   d i f f e r e n c i n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   s e c u r e   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   b a s e d   o n   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   ( A h m e d   T o m a n   T h a h a b )   4 6 1 T h e   m e t h o d   t a k e s   t h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   b i t   N o . 5   a n d   b i t   N o . 6   t o   h i d e   s e c r e t   m e s s a g e .   I f   t h e   r e s u l t   o f   d i f f e r e n c e   i s   n o t   e q u a l   t o   t h e   s e c r e t   i n f o r m a t i o n   b i t   t h e   b i t   n o .   5   i s   t r a n s v e r s e .   R e s u l t s   o f   t h i s   m e t h o d   s h o w   a   p e a k   s i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o   ( P S N R )   o f   5 1 . 1 8 0 3   w i t h   p a y l o a d   o f   2 6 2 1 4 4   b i t s .   T h e   m a i n   d i s a d v a n t a g e   o f   m e t h o d   i n   [ 5 ]   a n d   g e n e r a l l y   L S B   s u b s t i t u t i o n   i s   t h e   t e c h n i q u e s   t o l e r a n c e   i n   t e r m s   o f   s e c u r i t y   a n d   c a p a c i t y   [ 6 ] ,   [ 7 ] ,   t h e r e f o r e ;   i t   h a s   b e e n   c o m b i n e d   w i t h   o t h e r   t e c h n i q u e s   s u c h   a s   e n c r y p t i o n   a n d   s o u r c e   c o d i n g   e t c .     A u t h o r s   i n   [ 8 ]   e n c o d e d   t h e   s e c r e t   d a t a   u s i n g   H u f f m a n   e n c o d i n g   m e t h o d   a n d   e m b e d   t h e   e n c o d e d   s e c r e t   d a t a   i n   t h e   c o v e r   i m a g e   u s i n g   L S B   m e t h o d .   A l t h o u g h   t h e   t e c h n i q u e   a c h i e v e d   a   P S N R   o f   + 5 7 . 4 3 d B ,   t h e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   o f   t h e   t e c h n i q u e   u s e d   i s   2 5 %   o f   t h e   c o v e r   i m a g e   s i z e .   H u f f m a n   e n c o d i n g   r e q u i r e s   a   H u f f m a n   t a b l e   t o   b e   k n o w n   a t   t h e   r e c e i v e r   s i d e   t o   d e c o d e   t h e   s e c r e t   d a t a .   P r o c e s s i n g   t i m e   i s   a l s o   a   c r i t i c a l   f a c t o r   i n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h i s   a l g o r i t h m .   O t h e r   a u t h o r s   u s e d   e n c r y p t i o n   t o   d e c r e a s e   t h e   c h a n c e s   o f   d a t a   s e c u r i t y   c o m p r o m i s e .   I n   [ 9 ] ,   a n   i m p r o v e d   v e r s i o n   o f   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t   ( L S B )   m e t h o d   i s   p r o p o s e d   u s i n g   e n c r y p t i o n .   T h e   s e c r e t   d a t a   e m b e d d i n g   p o s i t i o n s   a r e   e n c r y p t e d   u s i n g   a   s e c r e t   e n c r y p t i o n   k e y .   T h e   m a x i m u m   s t e g o   f i l e   q u a l i t y   ( P S N R )   i s   5 3 . 7 8 6 9 d B   w i t h o u t   m e n t i o n i n g   t h e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   o f   t h e   a l g o r i t h m .     F o r   L S B   t o   h a v e   m o r e   s e c u r i t y   f e a t u r e s ,   a u t h o r s   i n   [ 1 0 ]   u t i l i z e d   a   R o n   C o d e   ( R C 4 )   t o   r a n d o m i z e   t h e   c o n c e a l m e n t   o f   s e c r e t   d a t a   b i t s   i n   t h e   c o v e r   i m a g e   i n s t e a d   o f   L S B   c o n v e n t i o n a l   s e q u e n t   e m b e d d i n g   m a n n e r .   T h e   c o m p l e x i t y   o f   t h e   a l g o r i t h m   a n d   i t s   t i m e   p r o c e s s i n g   c o n s u m p t i o n   a r e   d i s a d v a n t a g e o u s   t o   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .     S i g n a l   t r a n s f o r m   t o o l s   s u c h   a s   d i s c r e t e   w a v e l e t   t r a n s f o r m   ( D W T )   i s   u t i l i z e d   i n   s t e g a n o g r a p h y   t o   i n c r e a s e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   w i t h o u t   d e g e n e r a t i n g   v i s u a l   q u a l i t y .   L a t e l y ,   n u m e r o u s   r e s e a r c h e s   h a v e   b e e n   f o u n d e d   o n   d i s c r e t e   w a v e l e t   t r a n s f o r m   ( D W T ) ,   s i n c e   t h e   t r a n s f o r m   p r o v i d e s   a   v i t a l   f r e q u e n c y   b a n d   l o c a l i z a t i o n   s u i t a b l e   f o r   d a t a   e m b e d d i n g .   I n   [ 1 1 ] ,   a u t h o r s   p r o p o s e d   a   s t e g a n o g r a p h y   m e t h o d   u s i n g   e n c r y p t i o n   t e c h n i q u e   a n d   D W T .   T h e   D W T   i s   a p p l i e d   o n   t h e   c o v e r   i m a g e ;   R e d u n d a n c y   i n   t h e   c o v e r   i m a g e   i s   d e t e r m i n e d   u s i n g   t h r e s h o l d   c a l c u l a t i o n   b a s e d   o n   t h e   i m a g e   s t a t i s t i c s .   T h e   s e c r e t   m e s s a g e   i s   p a r t i t i o n e d   a n d   e n c r y p t e d   u s i n g   R C 4   a l g o r i t h m .   A   D W T   i s   a l s o   a p p l i e d   t o   t h e   e n c r y p t e d   s e c r e t   m e s s a g e .   T h e   e m b e d d i n g   p r o c e s s   i m p l i e s   a   s i m p l e   r e p l a c e m e n t   o f   D W T   c o e f f i c i e n t s   o f   t h e   e n c r y p t e d   s e c r e t   m e s s a g e   i n   t h e   p r e v i o u s l y   s p e c i f i e d   D W T   o f   t h e   c o v e r   i m a g e .   A l t h o u g h   t h i s   m e t h o d   i s   s e c u r e ,   i t   r e q u i r e s   h a r d   w a r e   r e s o u r c e s   s u c h   a s   p r o c e s s o r   s p e e d   a n d   m e m o r y .   A l t h o u g h   f r e q u e n c y   d o m a i n   e m b e d d i n g   i s   c o n s i d e r e d   a   s e c u r e   e m b e d d i n g   d o m a i n ,   t h e   e x t r a c t e d   s e c r e t   d a t a   w i l l   s u f f e r   s o m e   d e g r a d a t i o n   f r o m   t h e   f o r w a r d   a n d   r e v e r s e   t r a n s f o r m   o p e r a t i o n .     L S B   s p a t i a l   e m b e d i n g   i s   c o n s i d e r e d   a s   f r a g i l e   h i d i n g   t e c h n i q u e   i n   t e r m s   o f   s e c u r i t y ,   t h e r e f o r e   i t   r e q u i r e s   a   c o m b i n a t i o n   w i t h   e n c r y p t i o n   t e c h n i q u e s   a s   i n   [ 1 0 ]   b u t ,   t h e s e   t e c h n i q u e s   r e q u i r e   a d d i t i o n a l   p r o c e s s i n g   a n d   c o m p u t a t i o n a l   e x p e n s i v e .   M a n i p u l a t i n g   t h e   e m b e d d i n g   p r o c e d u r e   w i l l   p r o v i d e   a   m a s s i v e   s e c u r i t y   f e a t u r e   t o   t h e   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m .   I n   t h i s   p a p e r   a   n e w   e m b e d d i n g   p r o c e d u r e   i s   d e v e l o p e d   f o r   h i d i n g   s e c r e t   d a t a   i n s i d e   a   c o v e r   m e d i a   u t i l i z i n g   t h e   B u r r o w s   W h e e l e r   t r a n s f o r m   ( B W T )   f o r   m a n i p u l a t i n g   t h e   s e q u e n c e   o f   d a t a   e m b e d d i n g   i n s i d e   t h e   c o v e r   m e d i a   a c c o r d i n g   t o   t h e   o u t p u t   o f   B W T .   T h e   e m b e d d i n g   p r o c e d u r e   i s   b a s e d   o n   a n   e x c l u s i v e o r   ( X O R )   o p e r a t i o n   b e t w e e n   a   v i r t u a l   b i t   a n d   t h e   L S B   o f   t h e   c o v e r   p i x e l   c o e f f i c i e n t .     T h e   r e s t   o f   t h e   p a p e r   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s :   S e c t i o n   t w o   e x p l a i n s   t h e   c o n v e n t i o n a l   L S B   m e t h o d .   S e c t i o n   t h r e e   p r e s e n t s   t h e   s t e p s   o f   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m .   S e c t i o n   f o u r   i l l u s t r a t e s   t h e   e m b e d d i n g   a n d   e x t r a c t i o n   m e t h o d   S e c t i o n   f i v e   g i v e s   t h e   r e s u l t s   o f   s o m e   t e s t s   f o r   t h e   p r o p o s e d   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m   a n d   c o m p a r i s o n   w i t h   o t h e r   a l g o r i t h m s .   S e c t i o n   s i x   s t a t e s   t h e   c o n c l u s i o n s   a n d   f u t u r e   d e v e l o p m e n t s .         2 .   C O N V E N T I O N A L   L E A S T   S I G N I F I C A N T   B I T   T h e   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t   t e c h n i q u e   i s   c o n s i d e r e d   a s   a   s i m p l e   m e t h o d   u s e d   i n   t h e   s t e g a n o g r a p h y   f i e l d .   I f   a   s e c r e t   m e s s a g e   i s   c o n s i d e r e d   a s   a   b i n a r y   b i t   s t r e a m   i t   c a n   b e   e m b e d d e d   i n t o   a   c o v e r   m e d i a ,   ( i . e . . A u d i o ,   i m a g e ,   a n d   v i d e o )   b y   r e p l a c i n g   t h e   L S B   b i t s   o f   t h e   c o v e r   i m a g e   w i t h   t h e   s e c r e t   b i t s   [ 1 2 ] .   T h e   n u m b e r   o f   r e p l a c e d   b i t s   d e p e n d s   o n   t h e   m e t h o d   t h a t   i s   u t i l i z e d   i n   t h e   a l g o r i t h m .   S u p p o s e   a n   i m a g e   o f   a n   8   b i t   g r a y s c a l e   h a v e   t h e   f o l l o w i n g   t w o   p i x e l   b i n a r y   v a l u e s   p 1 = [ 1 0 1 1 1 0 0 0 ]   a n d   p 2 = [ 1 0 1 1 0 0 1 1 ]   a n d   t h e   s e c r e t   m e s s a g e   t h a t   i s   r e q u i r e d   t o   b e   e m b e d d e d   i s   S = [ 1 0 ]   i n   t h e   p i x e l s ,   t h e   s t e g o   o u t p u t   p i x e l s   a r e   S 1 = [ 1 0 1 1 1 0 1 0 ]   a n d   S 2 = [ 1 0 1 1 0 0 1 0 ] .   T h e   e r r o r   b e t w e e n   [ p 1 ,   p 2 ]   a n d   t h e   [ S 1 ,   S 2 ]   i s   i m p e r c e p t i b l e   t o   t h e   h u m a n   v i s u a l   s y s t e m   ( H V S ) .   I n c r e a s i n g   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   r e q u i r e s   e m b e d d i n g   m o r e   b i t s   i n t o   t h e   r i g h t   s i d e   o f   t h e   c o v e r   s t r e a m   p i x e l s .   H o w e v e r ,   i n c r e a s i n g   t h e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   r e s u l t s   i n   a   q u a l i t y   d e g r a d e   o f   s t e g o   i m a g e .   T h e r e f o r e ;   a   t r a d e - o f f   b e t w e e n   e m b e d d i n g   p a y l o a d   a n d   q u a l i t y   o f   s t e g o   i m a g e   o u g h t   t o   b e   c o n s i d e r a b l e .   A l t h o u g h   t h i s   m e t h o d   i s   c o n s i d e r e d   s i m p l e   a n d   f a s t ,   i t s   m a i n   d r a w b a c k s   a r e   l i m i t e d   c a p a c i t y   a n d   v u l n e r a b l e   s e c u r i t y .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     4 6 0   -   4 6 7   4 6 2 3 .   B U R R O W S   W H E E L E R   T R A N S F O R M   L o s s l e s s   d a t a   c o m p r e s s i o n   i s   a   t e c h n i q u e   u s e d   t o   c o m p r e s s   d a t a   b y   m a n i p u l a t i n g   d a t a   i n   a   f o r m   t h a t   c a n   b e   r e v e r s e d   t o   r e t r i e v e   i t s   o r i g i n a l   v a l u e   w i t h o u t   l o s i n g   a n y   v i t a l   d a t a   [ 1 3 ] .   T h e   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   ( B W T )   i s   a   t e c h n i q u e   b a s e d   o n   b l o c k   s o r t i n g   w h i c h   b l o c k s   o f   d a t a   a r e   m a n i p u l a t e d   t o   b e   t r a n s f o r m e d   t o   a n   e a s i e r   f o r m   f o r   p r o c e s s i n g .   S i n c e   t h e   t e c h n i q u e   i s   u s e d   i n   m a n y   p r a c t i c a l   a p p l i c a t i o n s   e s p e c i a l l y   i n   l o s s l e s s   c o m p r e s s i o n   t e c h n i q u e s ,   t h e r e   h a v e   b e e n   m a n y   e x t e n s i o n s   o f   t h e   o r i g i n a l   B W T   [ 1 4 ] .     D a t a   c a n   b e   t r a n s f o r m e d   i n   t h e   B W T   d o m a i n   a n d   v i c e   v e r s a .     3 . 1 .     T h e   f o r w a r d   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   T h e   B W T   i s   r e v e r s i b l e   t r a n s f o r m a t i o n ,   t h e r e f o r e ;   o r i g i n a l   d a t a   i s   r e c o n s t r u c t e d   t o   i t s   o r i g i n a l   f o r m .   I n   o r d e r   t o   t r a n s f o r m   t h e   d a t a   u s i n g   B W T ,   t h e   o u t p u t   o f   t h e   t r a n s f o r m a t i o n   i s   l i m i t e d   t o   t w o   f a c t o r s ;   t h e   o u t p u t   ( B ) ,   a n d   t h e   i n d e x   ( i n x )   w h e r e   t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   o r i g i n a l   i n p u t   i s   l o c a t e d   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   C o n s i d e r   a   o n e   d i m e n s i o n   p i x e l   s e q u e n c e   P = [ 3   2   5   3   1 ] .   T h e   s e q u e n c e   ( p )   i s   c o p i e d   t o   a   t w o   c o l u m n   t a b l e   ( I n d e x   a n d   s e q u e n c e )   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .   T h e   i n d e x   ( i n x )   e x c e e d s   ( 0 n - 1 )   w h e r e   n :   i s   n u m b e r   o f   v a l u e s   i n   p i x e l .     T h e   s e q u e n c e   i s   t h e n   l e f t - c y c l i c   p e r m u t a t e d   i n t o   e a c h   c o n s e q u e n t   i n d e x   r o w .   T h e   r o w s   a r e   t h e n   s o r t e d   l e x i c o g r a p h i c a l l y   a s   i n   T a b l e   2 .       T a b l e   1 .   S h o w s   t h e   L e f t   C y c l i c   P e r m u t a t i o n   I n x   N o .   L e f t   C y c l i c   P e r m u t a t i o n   S e q u e n c e s   0   3   2   5   3   1   1   2   5   3   1   3   2   5   3   1   3   2   3   3   1   3   2   5   4   1   3   2   5   3     T a b l e   2 .   S h o w s   t h e   L e x i c o g r a p h i c a l l y   S o r t e d   R o w s   I n x   N o .   L e f t   C y c l i c   P e r m u t a t i o n   S e q u e n c e s   0   1   3   2   5   3   1   2   5   3   1   3   2   3   1   3   2   5   3   3   2   5   3   1   4   5   3   1   3   2         T h e   s e a r c h   f o r   t h e   i n p u t   o n e   d i m e n s i o n   r o w   i s   e x e c u t e d   i n   T a b l e   2   a n d   w h i c h   t h e   o r i g i n a l   p i x e l   i s   i n d e x e d .   I n   t h i s   e x a m p l e   t h e   o r i g i n a l   r o w   i s   i n d e x e d   a t   3 .   T h e   B W T   ( B )   f o r   t h e   i n p u t   p i x e l   p = [ 3   2   5   3   1 ]   i s   t h e   l a s t   c o l u m n   B = [ 3   3   5   1   2 ]   a n d   i n x = 3 .   T h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   u t i l i z e s   t h e   t r a n s f o r m   t o   r a n d o m i z e   t h e   b l o c k s   w h i c h   w i l l   b e   e m b e d d e d .   S i n c e   t h e   l e x i c o g r a p h i c a l   s o r t i n g   d e p e n d s   o n   t h e   i n p u t   v e c t o r   t o   t h e   t r a n s f o r m ,   u n i q u e   o u t p u t s   w i l l   b e   p r o d u c e d .   T h i s   t e c h n i q u e   w i l l   b l o s s o m   t h e   s e c u r i t y   g r a d e   o f   t h e   m e t h o d .       4 .   P R O P O S E D   I M A G E   S T E G A N O G R A P H Y   I n   t h i s   s e c t i o n ,   w e   d e s c r i b e   a   n o v e l   c o l o r   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y .   A s   m e n t i o n e d   i n   p r e v i o u s   s e c t i o n ,   t h e   m a i n   d r a w b a c k s   o f   t h e   L S B   t e c h n i q u e   a r e   s e c u r i t y   c o m p r o m i s e   a n d   l i m i t e d   e m b e d d i n g   c a p a c i t y .   I n   o r d e r   t o   o v e r c o m e   t h e s e   d r a w b a c k s ,   a   n e w   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   a p p r o a c h   i s   p r o p o s e d   u s i n g   g e n e r a t e d   v i r t u a l   b i t .   T h e   m e t h o d   i n c r e a s e s   t h e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   o f   t h e   c o n v e n t i o n a l   L S B   w i t h o u t   i n t r o d u c i n g   n o t i c e a b l e   d i s t o r t i o n   t o   t h e   s t e g o - i m a g e .   T h e   m e t h o d   a l s o   p o s s e s s e s   s e c u r i t y   f e a t u r e s   p r o t e c t i n g   s e c r e t   d a t a   i n s i d e   t h e   c o v e r   i m a g e   u s i n g   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   t o   e n h a n c e   t h e   e m b e d d e d   d a t a   s e c u r i t y .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   b l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   m e t h o d .           F i g u r e   2 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   h i d i n g   a l g o r i t h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   s e c u r e   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   b a s e d   o n   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   ( A h m e d   T o m a n   T h a h a b )   4 6 3 A   R G B   i m a g e   i s   i n p u t   t o   t h e   a l g o r i t h m ,   a n d   s e p a r a t e d   i n t o   t h r e e   l a y e r s   R ,   G ,   a n d   B .   L a y e r s   o f   t h e   c o l o r   i m a g e   a r e   d i v i d e d   i n t o   k * k   n o n - o v e r l a p p i n g   b l o c k s .   U t i l i z i n g   t h e   B u r r o w s   w h e e l e r   p e r m i t s   t h e   a s s i g n   o f   a l p h a b a t   c o d e s   o r   d e c i m a l   n u m b e r s   t o   t h e   b l o c k s .   I n   t h e   p r o p o s e d   w o r k ,   e a c h   b l o c k   i s   a s s i g n e d   a   o n e   d e c i m a l   c o d e .   F o r   e x a m p l e   u s i n g   a   6 4 * 6 4   b l o c k   f o r   1 2 8 * 1 2 8   i m a g e   w i l l   h a v e   a   f o u r   ( 6 4 * 6 4 )   b l o c k s   p e r   l a y e r ,   t h e r e f o r e ;   f o u r   d e c i m a l   c o d e s   e x i s t .   T h e   d e c i m a l   n u m b e r s   r e p r e s e n t i n g   b l o c k s   a r e   c o n v e r t e d   t o   a   o n e   d i m e n s i o n   v e c t o r   u s i n g   e i t h e r   H i l b e r t   s c a n n i n g ,   r a s t e r   s c a n n i n g ,   z i g - z a g   s c a n n i n g . e t c .   I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   H i l l b e r t   s c a n n i n g   p a t h   i s   u s e d   s i n c e   t h i s   t y p e   o f   s c a n n e r   s c a n s   e v e r y   b l o c k   o f   a n y   s q u a r e   i m a g e   s i z e .   T h e   o n e   d i m e n s i o n   v e c t o r   i s   i n p u t   t o   t h e   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   f o r   r a n d o m i z i n g   t h e   b l o c k s   s e q u e n c e s   t o   b e   e m b e d d e d   w i t h   s e c r e t   d a t a ,   t h i s   w i l l   i n c r e a s e   t h e   s e c u r i t y   o f   t h e   s e c r e t   d a t a   s i n c e   i n t r u d e r s   a r e   u n a w a r e   o f   t h e   s e q u e n c e   o f   t h e   b l o c k s ,   s i z e   o f   b l o c k s ,   t y p e   o f   t h e   s c a n n e r   u s e d   a n d   t y p e   o f   b l o c k   a s i g n i n g .   T h i s   p r i o r   e m b e d d i n g   p r o c e s s   i s   c o n s i d e r e d   a s   f i r s t   l i n e   o f   d e f e n s e   f o r   t h e   e m b e d d e d   s e c r e t   d a t a .   B l o c k s   o f   o n e   l a y e r   a r e   i n p u t   t o   B W T   a n d   o t h e r   t w o   l a y e r s   a r e   e m b e d d e d   d u e   t o   t h e   s a m e   s e q u e n c e   o f   t h e   f i r s t   l a y e r .   T h i s   w i l l   r e d u c e   t i m e   a n d   c o m p l e x   p r o c e s s i n g   r e q u i r e d   b y   B W T ;   i n   a d d i t i o n   t h e   a l g o r i t h m   d o e s   n o t   r e q u i r e   t h e   i n v e r s e   B W T   f o r   e x t r a c t i n g   t h e   d a t a .     4 . 1 .   H i d i n g   s e c r e t   d a t a   T h e   m e t h o d   h i d e s   s e c r e t   d a t a   i n   t h e   s p a t i a l   d o m a i n   o f   a   c o l o r   i m a g e   w i t h o u t   u t i l i z i n g   a n y   s i g n a l   t r a n s f o r m .   T h e   e m b e d d i n g   m e t h o d   a s s u m e s   a   v i r t u a l   b i t   a t   t h e   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t s   o f   e a c h   c o v e r   i m a g e   p i x e l   w h i c h   i s   g e n e r a t e d   f r o m   a   t w o   M S B   b i t   a c c o r d i n g   t o   ( 1 ) :     ( V i r ) = M S B - M S B -               ( 1 )     w h e r e   :   V i r :   v i r t u a l   b i t   g e n e r a t e d .   M S B :   t h e   i t h   m o s t   s i g n i f i c a n t   b i t   o f   c o v e r   b i t   &   i = 8 ,   7 n .     T h e   X O R   b e t w e e n   t h e   L S B   b i t   a n d   t h e   v i r t u a l   b i t   a c c o r d i n g   t o   ( 2 )   a n d   t h e   r e s u l t   ( R e s )   i s   c o m p a r e d   t o   t h e   s e c r e t   d a t a   b i t .   I f   t h e   r e s u l t   i s   e q u a l   t o   t h e   d a t a   b i t ,   t h e   L S B   b i t   i s   u n c h a n g e d .   O t h e r w i s e   c h a n g e   t h e   L S B   b i t   t o   t h e   d i f f e r e n c e   b i t .   I n   t h i s   o p e r a t i o n   o n e   b i t   i s   e m b e d d e d   i n   t h e   i t h   L S B   b i t .       ( ) =                 ( 2 )     W h e r e :   L S B :   t h e   i t h   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t   o f   c o v e r   b i t .     E m b e d d i n g   o p e r a t i o n   i s   c o n t i n u e d   f o r   n   b i t s .   I f   n = 8 ,   t h e n   o n l y   o n e   b i t   i s   e m b e d d e d   i n   t h e   L S B   o f   t h e   c o v e r   p i x e l .   I f   n = 7 ,   t h e n   t w o   b i t s   a r e   e m b e d d e d   i n   t h e   c o v e r   p i x e l   e t c .   F o r   a n   i l l u s t r a t i o n   o f   t h e   p r o c e d u r e   f o r   t h e   e m b e d d i n g   p r o c e s s .   T a b l e   3 .   s h o w s   t h e   e m b e d d i n g   p r o c e d u r e   f o r   t h e   s e c r e t   d a t a   i n   t h e   s i x t h   b i t   o f   t h e   c o v e r   d a t a .   T h e   t a b l e   a s s u m e s   t h a t   t h e   v i r t u a l   b i t   i s   0 .   T a b l e   4 .   s h o w s   t h e   i l l u s t r a t i o n   f o r   t h e   s a m e   e m b e d d i n g   p r o c e s s   o f   T a b l e   3 .   f o r   v i r t u a l   b i t   o f   1 .   I t   i s   c l e a r   f r o m   T a b l e   3 .   a n d   T a b l e   4 .   t h a t   e a c h   e m b e d d e d   c o d e w o r d   y i e l d s   t o   a   u n i q u e   c o d e   w o r d ,   t h e r e f o r e ;   a   c o m p l e t e   e x t r a c t i o n   o f   s e c r e t   d a t a   i s   a p p l i c a b l e .       T a b l e   3 .   S h o w s   t h e   E m b e d d i n g   S c h e m e   f o r   V i r t u a l   B i t   0   N o .   E m b e d d i n g   B i t   0   C o v e r   b i t s   B 5   B 6     B 7   B 8   S e c .   d a t a   S t e g o   b i t s   1   0 0 0 0   0   0 0 0 0   1   0 1 0 0   2   0 0 0 1   0   0 0 0 1   1   0 1 0 1   3   0 0 1 0   0   0 0 1 0   1   0 1 1 0   4   0 0 1 1   0   0 0 1 1   1   0 1 1 1   5   0 1 0 0   0   0 0 0 0   1   0 1 0 0   6   0 1 0 1   0   0 0 0 1   1   0 1 0 1   7   0 1 1 0   0   0 0 1 0   1   0 1 1 0   8   0 1 1 1   0   0 0 1 1   1   0 1 1 1     T a b l e   4 .   S h o w s   t h e   E m b e d d i n g   S c h e m e   f o r   V i r t u a l   B i t   1   N o .   E m b e d d i n g   B i t   0   C o v e r   b i t s   B 5   B 6     B 7   B 8   S e c .   d a t a   S t e g o   b i t s   1   0 0 0 0   0   0 1 0 0   1   0 0 0 0   2   0 0 0 1   0   0 1 0 1   1   0 0 0 1   3   0 0 1 0   0   0 1 1 0   1   0 0 1 0   4   0 0 1 1   0   0 1 1 1   1   0 0 1 1   5   0 1 0 0   0   0 1 0 0   1   0 0 0 0   6   0 1 0 1   0   0 1 0 1   1   0 0 0 1   7   0 1 1 0   0   0 1 1 0   1   0 0 1 0   8   0 1 1 1   0   0 1 1 1   1   0 0 1 1         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     4 6 0   -   4 6 7   4 6 4 4 . 2 .       E x t r a c t i n g   s e c r e t   d a t a   M o s t   o f   t h e   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m s   r e q u i r e   a   l o t   o f   k e y s   i n   o r d e r   t o   e x t r a c t   t h e   s e c r e t   d a t a   f r o m   t h e   s t e g o   i m a g e .   T h e s e   k e y s   a r e   e i t h e r   e m b e d d e d   o r   s e n t   a s   h e a d e r   i n f o r m a t i o n .   I n   a d d i t i o n   t o   k e y s ,   o t h e r   a l g o r i t h m s   r e q u i r e   k n o w l e d g e   o f   t h e   c o v e r   i m a g e   t o   r e c o n s t r u c t e d   s e c r e t   d a t a .   T h e   p r o p o s e d   e m b e d d i n g   a l g o r i t h m   d o e s   n o t   r e q u i r e   t h e   c o v e r   i m a g e   t o   e x t r a c t   s e c r e t   d a t a   m a k i n g   t h e   a l g o r i t h m   a s   a   b l i n d   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m   a n d   k e y s   r e q u i r e d   a r e   b l o c k   s i z e s   o f   t h e   s e g m e n t a t i o n   ( k )   o f   i m a g e   a n d   t h e   n u m b e r   o f   b i t s   e m b e d d e d   p e r   p i x e l   ( n ) .   F i g u r e   3   s h o w s   t h e   s e c r e t   e x t r a c t i o n   b l o c k   d i a g r a m .         F i g u r e   3 .   B l o c k   d i a g r a m   s e c r e t   d a t a   e x t r a c t i o n       T h e   s t e g o   i m a g e   i s   s e p a r a t e d   i n t o   R ,   G   a n d   B   l a y e r s .   E a c h   l a y e r   i s   d i v i d e d   i n t o   ( k * k )   b l o c k s   a n d   h a v e   t h e   s a m e   a s s i g n m e n t   a n d   t y p e   o f   s c a n n e r .   T h e   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   i s   a p p l i e d   t o   f i n d   t h e   e m b e d d i n g   s e q u e n c e   o f   t h e   b l o c k s .   T h e   e x t r a c t i o n   o f   t h e   i t h   b i t   f r o m   t h e   s t e g o   p i x e l   i s   a c c o r d i n g   t o   ( 3 ) .     ( ) =                 ( 3 )     S t e g :   t h e   i t h   l e a s t   s i g n i f i c a n t   b i t   o f   s t e g   b i t .   I f   t h e     R e s   i s   e q u a l   t o   t h e   i t h   b i t   o f   t h e   s t e g o ,   t h e   s e c r e t   b i t   i s   .     O t h e r w i s e :   s e c r e t   b i t   i s   t h e   i n v e r s i o n   o f   t h e   i t h   b i t .     T h e   b l i n d n e s s   p r o p o s e d   m e t h o d   c a n   e x t r a c t   t h e   s e c r e t   d a t a   w i t h o u t   c r e a t i n g   e r r o r s .         5 .   R E S U L T   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   b a s i c   p e r f o r m a n c e   o f   a n y   s t e n o g r a p h i c   a l g o r i t h m   i s   t h e   s t e g o - i m a g e   q u a l i t y   a n d   t h e   e m b e d d i n g   c a p a c i t y   t h a t   t h e   a l g o r i t h m   p r o v i d e s   t o   c a r r y   s e c r e t   d a t a .   T h e   s t e g o   q u a l i t y   i s   g a u g e d   u s i n g   t h e   i m a g e   m e t r i c   p e a k   s i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o   ( P S N R )   w h i c h   i s   g i v e n   b y   ( 4 )   [ 1 5 ]   &   ( 5 )   [ 1 5 ]   f o r   a   s q u a r e   i m a g e .   S o m e   a u t h o r s   d e t e r m i n e   t h e   P S N R   f o r   e a c h   l a y e r   o f   t h e   c o l o r   i m a g e ;   t h e r e f o r e ,   t h e   q u a l i t y   m e t r i c   ( P S N R )   w i l l   b e   a v e r a g e d   o v e r   t h e   t h r e e   l a y e r s :     = 1 0   ( )                 ( 4 )     = ( )               ( 5 )     w h e r e :     ı m   a n d   i m   a r e   t h e   s t e g o   a n d   c o v e r   p i x e l s   r e s p e c t i v e l y .   N :   i s   t h e   n u m b e r   o f   p i x e l s   i n   r o w   o r   c o l u m n   o f   a   s q u a r e   i m a g e .         A   s u p e r i o r   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m   p e r f o r m a n c e   i s   r e m a r k e d   w h e n   t h e   a l g o r i t h m   a c h i e v e s   a   h i g h   P S N R   a n d   e m b e d d i n g   c a p a c i t y .   M o r e o v e r ,   t h e   v i t a l   i s s u e   o n   m e s s a g e   r e c o v e r y   s i d e   i s   t h e   e r r o r l e s s   m e s s a g e   r e t r i e v a l   f r o m   t h e   c o v e r   m e d i a .   T h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   i s   a s s e s s e d   w i t h   f o u r   i m a g e s   w i t h   v a r i o u s   n u m b e r   o f   e m b e d d i n g   b i t s .   T h e   s i z e   o f   t h e   i m a g e   i s   2 5 6 * 2 5 6 * 3   a n d   5 1 2 * 5 1 2 * 3   c o l o r   i m a g e s .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   o r i g i n a l   i m a g e s   o f   B a b o o n   a n d   L e n a .   O t h e r   i m a g e   m e t r i c   s u c h   a s   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n   ( N C C )   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   s e c u r e   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   b a s e d   o n   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   ( A h m e d   T o m a n   T h a h a b )   4 6 5 u t i l i z e d   t o   i l l u s t r a t e   t h e   h i g h   c o r r e l a t i o n   p r e s e n t e d   b e t w e e n   t h e   s t e g o - i m a g e .   T h e   c a l c u l a t i o n   o f   N C C   f o r   a   s q u a r e   i m a g e   i s   g i v e n   i n   ( 6 ) .     N I N J i m i m N N C C 1 1 2 ^ 2   1               ( 6 )     A s   s t a t e d   i n   s e c t i o n   4 ,   t h e   i m a g e   i s   s e g m e n t e d   i n t o   k * k   b l o c k s   s i n c e   t h e   i n p u t   i m a g e s   a r e   a   s i z e   o f   5 1 2 * 5 1 2   t h e n   k = 6 4 ,   t h e r e f o r e ;   t h e r e   w i l l   b e   6 4   b l o c k s   o f   6 4 * 6 4 .   A l l   b l o c k s   w i l l   b e   a s s i g n e d   d e c i m a l   c o d e s   a n d   c o n v e r t e d   t o   a   o n e   d i m e n s i o n   b l o c k   u s i n g   H i l b e r t   s c a n n i n g .   T h e   o n e   d i m e n s i o n   c o d e   v e c t o r   i s   r a n d o m i z e d   a c c o r d i n g   t o   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m .   T h e   a l g o r i t h m   w i l l   e m b e d   o n e   b i t   ( n = 8 )   a n d   t w o   b i t s   ( n = 7 )   i n   t h e   c o v e r   i m a g e ,   T a b l e   5   i l l u s t r a t e s   t h e   P S N R   f o r   v a r i o u s   b i t   e m b e d d i n g   p a y l o a d s .   T h e   s e c r e t   d a t a   s t r e a m   i s   g e n e r a t e d   b y   a   p s e d u - r a n d o m   g e n e r a t o r .       T a b l e   5 .   S t e g o   I m a g e   Q u a l i t y   v e r s u s   P a y l o a d   C o v e r s   I m a g e s   I m a g e   N a m e   a n d   s i z e   N u m b e r   o f   b i t s   P a y l o a d   i n   b i t s   P S N R   i n   d B   N C C   B a b b o n   5 1 2 * 5 1 2 * 3   n = 8   7 8 6 4 3 2   5 1 . 1 4 1 2   0 . 9 9 9   n = 7   1 5 7 2 8 6 4   4 4 . 1 5 0 9   0 . 9 8 9   L e n a   5 1 2 * 5 1 2 * 3   n = 8   7 8 6 4 3 2   5 1 . 1 4 6 2   0 . 9 9 9   n = 7   1 5 7 2 8 6 4   4 4 . 1 4 0 0   0 . 9 8 8   V i p t r a f f i c   1 2 8 * 1 2 8 * 3   n = 8   4 9 1 5 2 0   5 1 . 1 1 2 0   0 . 9 9 9   n = 7   9 8 3 0 4 0   4 4 . 1 3 8 3   0 . 9 7 9   T a j m a h a l   2 5 6 * 2 5 6 * 3   n = 8   1 9 6 6 0 8   5 1 . 1 4 1 8   0 . 9 9 9   n = 7   3 9 3 2 1 6   4 4 . 1 4 9 0   0 . 9 8 9   K o l a   2 5 6 * 2 5 6 * 3   n = 8   1 9 6 6 0 8   5 1 . 1 4 8 7   0 . 9 9 9   n = 7   3 9 3 2 1 6   4 4 . 1 3 2 2   0 . 9 7 9           a .   o r i g i n a l   B a b o o n   a n d   l e n a     b .   S t e g o   i m a g e   B a b o o n   a n d   l e n a     F i g u r e   4 .   S h o w s   t h e   o r i g i n a l   a n d   s t e g o   c o l o r   5 1 2 * 5 1 2   B a b o o n   a n d   L e n a   i m a g e s       W i t h   m a n y   e x p e r i m e n t s   m a d e   o n   o t h e r   v a r i o u s   i m a g e s   t h e   r a n g e   o f   P S N R   f o r   p r e s e n t   t e c h n i q u e   i s   5 1 . 5 - 5 1 . 1 2   d B .   W h e n   t h r e e   b i t s   a r e   e m b e d d e d   i n   a   c o v e r   p i x e l ,   t h e   P S N R   i s   i n   t h e   r a n g e   o f   4 0 - 3 5 d B   w i t h   p a y l o a d   2 3 5 9 2 9 6   b i t s .   E m b e d d i n g   m o r e   b i t s   i n   t h e   c o v e r   i m a g e   w i l l   d e g r a d e   t h e   q u a l i t y   o f   t h e   i m a g e   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e   o r i g i n a l   i m a g e .   S t e g o   i m a g e s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 ( b )   a r e   h i g h l y   c o r r e l a t e d   t o   t h e   o r i g i n a l   i m a g e s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   o r i g i n a l s .   T h e r e f o r e ,   t h e   a l g o r i t h m   p r e s e r v e s   i m a g e   q u a l i t y   f o r   h i g h   p a y l o a d s   a n d   i s   h i g h l y   s e c u r e   f o r   d a t a   e m b e d d i n g .   T h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   c o m p a r e d   w i t h   o t h e r   p r o p o s e d   a l g o r i t h m s   i n   [ 1 5 ]   [ 1 6 ]   i s   l e s s   c o m p l e x ,   i n   a d d i t i o n   t o   t h e   r e q u i r e d   p r o c e s s i n g   t i m e .   H o w e v e r ,   t h e   m e t h o d   p r e s e n t s   b e t t e r   P S N R   a n d   h i g h   c a p a c i t y   e m b e d d i n g .   T a b l e   6   a n d   T a b l e   7   s h o w   t h e   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e s e   t e c h n i q u e s   r e s p e c t i v e l y .       T a b l e   6 .   C o m p a r i s o n   o f   S t e g o   I m a g e   Q u a l i t y   a n d   P a y l o a d   f o r   2 5 6 * 2 5 6   I m a g e   I m a g e   R e f e r e n c e   [ 1 5 ]   P r o p o s e d   M e t h o d   n = 8   A P S N R   i n   d B   P a y l o a d   i n   b i t s   P S N R   i n   d B   P a y l o a d   i n   b i t s   L e n a   5 0 . 6 2 0 8   1 4 7 4 5 6   5 1 . 1 3 5 3   1 9 6 6 0 8   B a b o o n     5 0 . 6 1 6 7   1 4 7 4 5 6   5 1 . 1 4 1 2   1 9 6 6 0 8   T a g m a h a l   5 0 . 5 9 7 2   1 4 7 4 5 6   5 1 . 1 4 1 8   1 9 6 6 0 8   K o l a   5 0 . 6 2 7 9   1 4 7 4 5 6   5 1 . 1 4 8 7   1 9 6 6 0 8     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     4 6 0   -   4 6 7   4 6 6 T a b l e   7 .   C o m p a r i s o n   o f   S t e g o   I m a g e   Q u a l i t y   a n d   P a y l o a d   f o r   5 1 2 * 5 1 2   I m a g e   I m a g e   R e f e r e n c e   [ 1 6 ]   P r o p o s e d   M e t h o d   n = 8   P S N R   i n   d B   P a y l o a d   i n   b i t s   P S N R   i n   d B   P a y l o a d i n   b i t s   L e n a   4 4 . 0 8 8 6   7 8 6 4 3 6   5 1 . 1 4 6 2   7 8 6 4 3 2   B a b o o n   4 4 . 0 3 0 7   7 8 5 1 1 0   5 1 . 1 4 1 2   7 8 6 4 3 2   S a i l b o a t   4 3 . 9 7 2 8   7 8 6 8 3 2   5 1 . 1 3 7 2   7 8 6 4 3 2   P a p e r   4 4 . 0 0 9 2   7 8 5 3 9 2   5 1 . 1 4 1 9   7 8 6 4 3 2       6 .   C O N C L U S I O N   A N D   F U T U R E   W O R K   T h e   e s s e n t i a l   o b j e c t i v e   o f   a   s t e g a n o g r a p h y   a l g o r i t h m   i s   t o   a d d r e s s   t h e   s e c u r i t y   o f   i n f o r m a t i o n   w h i c h   i s   a c h i e v e d   b y   c o n c e a l i n g   s e c r e t   c o m m u n i c a t i o n   d a t a   i n s i d e   t h e   c o v e r   m e d i a .   I t   i s   c r u c i a l   f o r   t h e   s e n d e r   t o   c o n c e a l   h i g h   a m o u n t   o f   s e c r e t   i n f o r m a t i o n   i n s i d e   a   c o v e r   m e d i a   a n d   s e n d   t h e   i n f o r m a t i o n   o v e r   a   p u b l i c   c o m m u n i c a t i o n   c h a n n e l .   H o w e v e r ,   i n t r u d e r s   c a n   p i r a t e   t h e   i n f o r m a t i o n   i n s i d e   t h e   c o v e r   m e d i a   u n l e s s   t h e   s t e g o   i m a g e   i s   h i g h l y   c o r r e l a t e d   t o   t h e   o r i g i n a l   m e d i a .   A   n o v e l   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   m e t h o d   i s   p r o p o s e d   i n   t h i s   p a p e r   u t i l i z i n g   t h e   X O R   f u n c t i o n   w i t h   g e n e r a t e d   v i r t u a l   b i t s   a n d   a   p r e - e m b e d d i n g   m e t h o d   b a s e d   o n   B u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m .   T h e   p r o p o s e d   s t e g a n o g r a p h y   m e t h o d   h i g h l y   c o m p l i e s   w i t h   s t e g a n o g r a p h y   o b j e c t i v e s .   E m b e d d i n g   t h e   s e c r e t   d a t a   u s i n g   t h e   p r o p o s e d   e m b e d d i n g   s t r a t e g y   p r o d u c e s   a   s t e g o   i m a g e   h i g h l y   c o r r e l a t e d   t o   t h e   o r i g i n a l   c o v e r ,   s i n c e   t h e   s t r a t e g y   s a v e s   t h e   d e f e r e n c e   o f   t h e   r e s u l t   o f   t h e   X O R   f u n c t i o n .   T h e   v i r t u a l   b i t   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   M S B   b i n a r y   c o v e r   p i x e l   i s   n e i t h e r   a f f e c t e d   b y   t h e   n o i s e   a d d e d   o n   t h e   s t e g o - i m a g e   n o r   o t h e r   c o m p r e s s i o n   p r o c e s s ,   t h e r e f o r e ;   t h e   m e t h o d   p e r m i t s   a   c o m p l e t e   r e c o n s t r u c t i o n   o f   t h e   s e c r e t   d a t a .   B u r r o w s   W h e e l e r   t r a n s f o r m   s o r t s   e i t h e r   d e c i m a l   n u m b e r   c o d e d   b l o c k s   o r   a l p h a b a t   c h e r i c t e r i s t e c s   c o d e s   t h a t   a r e   s o r t e d   l e x i c o g r a p h i c a l l y .   T h e r e f o r e ;   t h e   a s s i g n e d   c o d e d   b l o c k s   o f   t h e   c o v e r   i m a g e   i s   r e d i s t r i b u t e d   i n   a   r a n d o m   m a n n e r   b e f o r e   e m b e d d i n g .   T h e   p r o c e d u r e   e n h a n c e s   s e c u r i t y   o f   e m b e d d i n g   d a t a .   T h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   c a n   b e   e n h a n c e d   u s i n g   t h e   o u t p u t   o f   d i g i t a l   s c r a m b l e r s   f o r   a s s i g n i n g   t h e   c o d e s   o f   c o v e r   i m a g e   b l o c k s   s i n c e   t h e   o u t p u t   o f   t h e   d i g i t a l   s c r a m b l e r s   a l t e r s   w i t h   t h e   n u m b e r   o f   s h i f t   r e g i s t e r s ,   t h e   i n i t i a l   d i g i t a l   b i t   v a l u e   m e m o r i z e d   i n s i d e   t h e   s h i f t   r e g i s t e r s   a n d   t h e i r   a r r a n g m e n t s .   N e v e r t h e l e s s ,   t h e   a l g o r i t h m   c a n   b e   u t i l i z e d   i n   h i d i n g   i m a g e s   i n s i d e   a   c o v e r   v i d e o .         R E F E R E N C E S     [ 1 ]   G .   S .   S w a i n   e t   a l ,   A   N o v e l   A p p r o a c h   t o   R G B   C h a n n e l   B a s e d   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   T e c h n i q u e ,   I n t .   A r a b   J .   e - T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 ,   p p .   1 8 1 1 8 6 ,   2 0 1 2 .   [ 2 ]   M . H u s s a i n   e t   a l ,   R e c u r s i v e   I n f o r m a t i o n   H i d i n g   S c h e m e   t h r o u g h   L S B ,   P V D   S h i f i t   a n d   M P E ,   I E T E   T e c h n i c a l   R e v i e w ,   v o l .   3 5 ,   p p . 5 3 - 6 3 ,   2 0 1 7 .   [ 3 ]   K u m a r   R   e t   a l ,   A   N e w   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   T e c h n i q u e   B a s e d   o n   S i m i l a r i t y   i n   S e c r e t   M e s s a g e ,   T h e   N e x t   G e n e r a t i o n   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   S u m m i t   ( 4 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e ) ,   p p .   3 7 6 - 3 7 ,   2 0 1 3 .   [ 4 ]   M .     S   A r y a   e t   a l ,   I m p r o v e d   C a p a c i t y   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   A l g o r i t h m   u s i n g   1 6 -   P i x e l   D i f f e r e n c i n g   w i t h   n - b i t   L S B   S u b s t i t u t i o n   f o r   R G B   I m a g e s : ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) ,   V o l .   6 ,   2 0 1 6 ,   p p   2 7 3 5 - 2 7 4 1 .   [ 5 ]   A m m a d   U I   I s l a m   e t   a l ,   I m p r o v e d   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   T e c h n i q u e   b a s e d   o n   M S B   u s i n g   B i t   D i f f e r e n c i n g   6 t h   I n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   I n n o v a t i v e   C o m p u t i n g   T e c h n o l o g y   ( I N T E C H ) ,   p p .   2 6 5 - 2 6 9 ,   2 0 1 6 .   [ 6 ]   W e i q i   L u o   e t   a l ,     E d g e   A d a p t i v e   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   B a s e d   o n   L S B   M a t c h i n g   R e v i s i t e d ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n f o r m a t i o n   F o r e n s i c s   a n d   S e c u r i t y ,   p p .   2 0 1 - 2 1 4 ,   2 0 1 0 .   [ 7 ]   L i u   J   e t   a l ,   L e a s t - S i g n i f i c a n t - D i g i t   S t e g a n o g r a p h y   i n   L o w   B i t r a t e   S p e e c h ,   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s   ( I C C ) ,   p p .   1 1 3 3 1 1 3 7 ,   2 0 1 2 .   [ 8 ]   D a s .   R   e t   a l ,   A   N o v e l   S t e g a n o g r a p h y   M e t h o d   f o r   I m a g e   B a s e d   o n   H u f f m a n   E n c o d i n g ,   P r o c e e d i n g s   o f   3 r d   N a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E m e r g i n g   T r e n d s   a n d   A p p l i c a t i o n s   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   ( N C E T A C S ) ,   p p . 1 4 -   1 8 ,   2 0 1 2 .   [ 9 ]   M a s u d   K a r i m   S .   M   e t   a l ,   A   n e w   a p p r o a c h   f o r   L S B   b a s e d   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   u s i n g   s e c r e t   K e y ,   1 4 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r     I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   ( I C C I T )     I E E E ;   2 0 1 1   p .   2 8 6 2 9 1 ,   2 0 1 1 .   [ 1 0 ]   A k h t a r   N   e t   a l ,   E n h a n c i n g   t h e   s e c u r i t y   a n d   Q u a l i t y   o f   L S B   b a s e d   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y .   5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o r k s ,   I E E E ;   p p .   3 8 5 9 0 ,   2 0 1 3 .   [ 1 1 ]   A .   A l - a t a b y   e t   a l ,   M o d i f i e d   H i g h   C a p a c i t y   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   T e c h n i q u e   B a s e d   o n   W a v e l e t   T r a n s f o r m ,   I n t e r n a t i o n a l   A r a b   J o u r n a l   I n f .   T e c h n o l . ,   p p .   3 5 8 6 4 ,   2 0 1 0 .   [ 1 2 ]     C .   K .   C h a n   e t   a l ,   H i d i n g   d a t a   i n   i m a g e   b y   s i m p l e   L S B   s u b s t i t u t i o n ,   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n   J o u r n a l ,   V o l .   3 7 ,   p p .   4 6 9 - 4 7 4 ,   2 0 0 4 .   [ 1 3 ]   M .   B u r r o w s   e t   a l ,   A   B l o c k - s o r t i n g   L o s s l e s s   D a t a   C o m p r e s s i o n   A l g o r i t h m ,   R e s e a r c h   R e p o r t   1 2 4 ,   D i g i t a l   S y s t e m   R e s e a r c h   C e n t e r ,   1 9 9 4 .   [ 1 4 ]   Z i y a .   A r n a v u t   a n d   S p y r o s   S .   M e g l u v e r a s ,   B l o c k   S o r t i n g   a n d   C o m p r e s s i o n .   D a t a   C o m p r e s s i o n   C o n f e r e n c e ,   p p . 1 8 1 - 1 9 0 ,   1 9 9 7 .   [ 1 5 ]   T h a n i k a i s e l v a n .   V   e t   a l ,   H i g h   S e c u r i t y   I m a g e   S t e g a n o g r a o h y   U s i n g   I W T   a n d   G r a p h   T h e o r y ,   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S i g n a l   a n d   I m a g e   P r o c e s s i n g   A p p l i c a t i o n s   ( I C S I P A ) ,   p p .   3 3 7 - 3 4 2 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   s e c u r e   i m a g e   s t e g a n o g r a p h y   b a s e d   o n   b u r r o w s   w h e e l e r   t r a n s f o r m   ( A h m e d   T o m a n   T h a h a b )   4 6 7 [ 1 6 ]   B h o w m i k .   S   e t   a l ,     A   N e w   A p p r o a c h   i n   C o l o r   I m a g e   S t e g a n o g r a p h y   w i t h   h i g h   l e v e l   o f   P e r c e p t i b i l i t y   a n d   S e c u r i t y ,   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   C o n t r o l   P o w e r   a n d   I n s t r u m e n t a t i o n   ( I C I C P I ) ,   p p .   2 8 3 - 2 8 6 ,   2 0 1 6 .       B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R       M r .   A h m e d   T o m a n   T h a h a b   r e c e i v e d   h i s   B . S c   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n n e r i n g   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   o f   B a b y l o n   i n   2 0 0 6 .   H e   w a s   e n r o l l e d   i n   t h e   G r a d u a t e   s c h o o l   o f   t h e   s a m e   u n i v e r s t y .   H e   r e c e i v e d   h i s   M . s c   d e g r e e   i n   t h e   C o m m u n i c a t i o n   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g   i n   2 0 1 1 .     H i s   m a i n   s t u d y   w a s   i n   v i d e o   c o m p r e s s i o n   b a s e d   o n   w a v e l e t   T r a n s f o r m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.