图像隐藏信息提取攻击与密文域可逆数据隐藏

作     者：刘文彬 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘九芬

授予年度：2014年

学科分类：0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：隐写分析 提取攻击 隐写定位 密钥还原 重复压缩 可逆数据隐藏 图像加密 

摘      要：隐写分析已成为维护国家安全、社会稳定的重要技术手段。目前隐写分析领域的成果主要集中于隐写信息的存在性检测。而提取隐藏信息(即提取攻击)对电子辩论中有效取证、信息战中获取重要信息起决定性作用,也是隐写分析领域亟需发展的研究方向。本文从隐写定位和隐写密钥还原两个方面对提取攻击展开研究。在研究提取攻击基础上,本文对密文域可逆数据隐藏也进行了一些探索。可逆数据隐藏在医疗诊断、法庭取证等实际应用中具有重要使用价值。而基于加密图像的可逆数据隐藏不仅能实现可逆数据隐藏的功能,而且能对图像内容进行隐私保护,有较为广阔的应用前景。本文主要研究成果如下:1.提出一种针对空域随机LSB(Least Significant Bit)替换隐写的定位方法。首先,分析LSB替换隐写对载体的修改过程,得到每个位置上WS(Weighted Stego-Image)残差的分布。然后,根据每个位置上的WS残差的计算值和分布中的理论值判断该位置是否为修改位置。最后,综合多幅载密图像对修改位置的判断,提出一种定位算法。实验结果表明:该方法能有效地对空域随机LSB替换隐写进行定位,且相对于目前已有方法具有以下优势:1)在嵌入率较小时定位效果更好;2)定位效果稳定,对图像来源没有要求;3)简单易行,计算复杂度更低。2.提出一种针对空域随机LSB隐写(包括LSB替换隐写和LSB匹配隐写)的隐写密钥还原方法。首先,研究不同隐写路径生成模式,分析不同路径生成模式对隐写密钥还原的影响。然后,在定位修改点的基础上计算合适的测试路径长度和阈值,以降低密钥还原的计算复杂度。最后,提出一种密钥还原算法,指出该算法适用的路径生成模式,并给出在已知载体、载体重复使用和解压缩图像作为载体三种情况下的实验结果。实验结果表明:相对于已有方法,该方法具有更大的适用范围。3.提出一种基于重复压缩的密文图像可逆数据隐藏方法。该方法在加密前处理图像以获得数据嵌入空间,实现数据提取和图像解密在操作上的完全分离。首先,分析在解压缩分块上进行可逆嵌入的可行性。其次,计算成功恢复解压缩分块的理论概率。最后,提出基于解压缩分块的密文图像可逆数据隐藏方法,主要过程包括预处理、加密、数据嵌入、数据提取与图像恢复。实验结果表明:相对于三种已有的密文域可逆数据隐藏方法,该方法的图像恢复错误率更低,嵌入容量更大,PSNR更高。