L’étymologie grecque du terme "stéganographie" est la concaténation des mots "stego": garder secret et "graphia": l’écriture. La stéganographie est donc un terme pour désigner l'art de réaliser une communication secrète (ou discrète). La caractéristique fondamentale de la stéganographie est par essence qu'il doit être impossible pour un système de détection de distinguer les objets anodins de ceux qui contiennent un message secret. De manière analogue à la cryptographie, dont la discipline duale est la cryptanalyse visant à décrypter le message chiffré, la stéganographie a également sa discipline duale: la stéganalyse. L’objectif de la stéganalyse étant par essence, à minima, de détecter la présence d’un message caché. Dans le cadre des images digitales on peut définir la perturbation induite par l'insertion d'un message secret sur son image de couverture comme l'ajout d'un signal spécifique, l'indétectabilité de ce message va ainsi reposer sur le fait que le signal ajouté ne va pas perturber les propriétés statistiques de l'image initiale (l'image cover). C'est en partant de ce principe que le paradigme de la Stéganographie Naturelle est née, celle-ci s'attache à utiliser un bruit inhérent aux capteurs photographiques (le bruit photonique) qui peut être modélisé par une loi normale distribuée indépendamment sur chaque photo-site. Le message est ainsi inséré par l'imitation de ce bruit naturel lors de la capture d'une image digitale. De ce fait l'image ainsi générée (l'image stego) dispose des propriétés statistiques d'une image anodine, ce qui garantit une importante sécurité pratique. Les travaux dans ce domaine n'avaient montrés jusqu'à présent que des résultats dans le domaine spatial. Ce manuscrit présente en partie des contributions qui prolongent cette méthode dans le domaine JPEG en exploitant un processus de développement des images très précis. A partir de considérations sur l'indépendance de certains coefficients DCT de l'image, nous avons également pû contribuer à sécuriser des schémas d'insertions classiques. Pour présenter nos travaux dans ce manuscrit, la présentation des concepts de base (la stéganographie, la stéganalyse, le processus de formation d'une image) est effectuée à travers les deux premiers chapitres. Le premier fournit un état de l'art en stégnographie et en stéganalyse, le suivant introduit des notions sur le de développement des images. Les trois chapitres qui les suivent font état de nos contributions. Le chapitre 3 étudie l'origines des dépendances entre coefficients DCT, proposant une méthode pour modéliser celles-ci à l'aide d'une matrice de covariance dont nous avons obtenus une expression analytique. Le chapitre 4 exploite les résultats du chapitre 3 pour dériver un schéma d'insertion exploitant cette matrice de covariance, permettant une insertion préservant la distribution statistique du bruit de capteur dans le domaine DCT, et préservant de ce fait les dépendances entres les coefficients d'une image. Enfin à la lumière des chapitre 3 et 4, l'exploitation de la chaîne de développement nous a permis d'élaborer une approche de sécurisation de schémas d'insertion classiques en utilisant des modifications synchronisées. Nos deux approches ont montrés des résultats supérieurs à l'état de l'art, permettant dans le premier cas d'expliciter une méthodologie pour préserver le bruit de capteur lors d'une insertion dans le domaine JPEG, et ouvrant dans le deuxième des possibilités d'amélioration de schémas déjà existants afin qu'ils produisent des images moins détectables qu'auparavant.
M. Patrick BAS Centrale Lille Directeur de thèse M. Marc CHAUMONT Laboratoire d'Informatique, de Robotique et Microélectronique de Montpellier (LIRMM) Examinateur M. Jean-Michel MOREL Ecole normale supérieure de Cachan Examinateur M. Wadih SAWAYA IMT Examinateur Mme Caroline FONTAINE ENS Paris-Saclay Rapporteure M. Florent RETRAINT Université de Technologie de Troyes (UTT) Rapporteur
Thesis of the team SIGMA defended on 12/10/2020
français
English