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利用可逆网络的音频藏图算法

西安电子科技大学学报 2024年

作者：张晓虹项世军黄红斌暨南大学信息科学技术学院

可逆网络因其具有天然可逆的结构，非常适用于信息隐藏领域。图像能以生动直观、有层次的方式传递信息，而音频是一种广泛传播和使用的媒体文件，具有较大的嵌入容量，因此在音频中隐藏图像具有较高的研究和应用价值。在音频藏图任务中... 详细信息

可逆网络因其具有天然可逆的结构，非常适用于信息隐藏领域。图像能以生动直观、有层次的方式传递信息，而音频是一种广泛传播和使用的媒体文件，具有较大的嵌入容量，因此在音频中隐藏图像具有较高的研究和应用价值。在音频藏图任务中，如何表征音频和图像数据以及如何在减少音频失真的同时提高重建图像的质量是两个重要的问题。针对这两个问题，本文提出了一种基于可逆网络的音频藏图算法。对于数据特征表示，本文受到JPEG图像压缩中数据处理方法的启发，提出了图像特征提取与表示模块，该模块对彩色图像依次进行分块离散余弦变换、锯齿扫描和高低频分离操作，提取出图像的频域特征并得到其一维表示。此外，为了减少音频失真并提高重建图像的质量，本文利用小波变换分离音频的高低频分量并引入可逆网络将秘密图像嵌入到载体音频的高频区域中。实验结果表明，所提出的算法在实现高嵌入率的同时，能生成质量更高的隐写音频以及重建出更加还原的彩色图像，且算法具有较高的安全性。

关键词：隐写图像隐藏可逆网络小波变换离散余弦变换

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明文图像可逆信息隐藏综述

中国图象图形学报 2022年第1期27卷 111-124页

作者：欧博殷赵霞项世军湖南大学长沙410082 安徽大学合肥230601 暨南大学广州510632

图像可逆信息隐藏作为信息隐藏的重要分支,发展至今已近三十年,因其独有的图像无损恢复能力,一直备受医学、司法、军事等重点领域的青睐。然而现有可逆信息隐藏研究成果繁多,迁移知识广泛,本文简要梳理可逆信息隐藏的发展脉络,在回顾经... 详细信息

图像可逆信息隐藏作为信息隐藏的重要分支,发展至今已近三十年,因其独有的图像无损恢复能力,一直备受医学、司法、军事等重点领域的青睐。然而现有可逆信息隐藏研究成果繁多,迁移知识广泛,本文简要梳理可逆信息隐藏的发展脉络,在回顾经典算法的基础上,加以简化、注释,总结成功经验,展望潜在应用,以期为研究者提供一个按图索骥的探索路径。本文主要包括3个部分,分别为位图(Bitmap,BMP)图像的可逆信息隐藏(适用于空域嵌入操作)、JPEG(Joint Photographic Experts Group)图像的可逆信息隐藏(适用于频域和编码域嵌入操作)和鲁棒可逆水印(适用于扩展性研究)。通过近百篇高影响力文献的梳理可知,可逆研究的受众广泛、基础深厚,其严谨的数学定义和简明的机理论证是深受研究者推崇和坚持的重要原因。“干净、简明”的特点也是其能够与现实应用有效结合的强力抓手。增加可逆算法对于载体多样性的普适性研究,引入新的评价指标来导引算法与现实应用的融合,将是未来可开拓的方向。可逆信息隐藏技术能够恢复图像初始状态,其独特之处在于图像本身就是一个复杂语义的信息表达。这既要求可逆嵌入操作所施加的影响不能改变图像所表达的主要语义,又要求该操作是可消除的,保留溯源能力,将内容的信息表达权始终交由图像本身。这一特点不仅为敏感领域信息处理所亟需,也是其他常见领域并不排斥的。严格来说,一定程度上的复原本就是事物发展到一定阶段后的必然追求。据此,本文认为推广可逆研究与多学科融合解决更难、更广泛的问题,实现长远发展,是完全必要且可行的。

关键词：可逆信息隐藏综述空域可逆嵌入频域可逆嵌入鲁样可逆

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基于LBP和多层DCT的人脸活体检测算法

计算机研究与发展 2018年第3期55卷 643-650页

作者：田野项世军暨南大学信息科学技术学院广州510632 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093

随着安全性成为制约人脸识别系统应用的最大瓶颈,提高人脸识别系统的抗欺骗攻击能力已成为亟待解决的问题.针对基于视频的人脸欺骗攻击,基于局部二值模式(local binary patterns,LBP)和多层离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT... 详细信息

随着安全性成为制约人脸识别系统应用的最大瓶颈,提高人脸识别系统的抗欺骗攻击能力已成为亟待解决的问题.针对基于视频的人脸欺骗攻击,基于局部二值模式(local binary patterns,LBP)和多层离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)提出了一种新的人脸活体检测算法.其基本思想是首先从目标视频中每隔一定帧数提取1张人脸图像;其次对提取出的每张人脸图像进行LBP操作得到低级特征描述子(LBP算子);然后在LBP特征上进行多层DCT变换得到高级特征描述子(LBP-MDCT算子);最后将得到的高级特征描述子送入支持向量机(support vector machine,SVM)中判断该视频是非法用户实施的人脸欺骗攻击还是合法用户的进入请求.通过在Replay-Attack和CASIAFASD数据库上与现有的人脸活体检测算法做比较,验证了该算法能够取得优异的检测效果且十分简单、高效.

关键词：人脸活体检测局部二值模式多层离散余弦变换 Replay-Attack数据库 CASIA-FASD数据库

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基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法

软件学报 2018年第4期29卷 957-972页

作者：项世军杨乐暨南大学信息科学技术学院电子工程系广东广州510632 信息安全国家重点实验室中国科学院信息工程研究所北京100093

同态加密技术可用于保护数据隐私并允许对密文数据进行算术操作,在云计算安全上有着很好的应用前景.针对云计算中的隐私保护和数据安全等问题,提出了一种基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法,主要思想为:(1)对原始图像进行分块和利... 详细信息

同态加密技术可用于保护数据隐私并允许对密文数据进行算术操作,在云计算安全上有着很好的应用前景.针对云计算中的隐私保护和数据安全等问题,提出了一种基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法,主要思想为:(1)对原始图像进行分块和利用Paillier加密系统进行加密得到密文图像;(2)在加密域中,通过模乘法逆元MMI(modular multiple inverse)方法和查询相应的密文映射表得到每个密文分块的统计量,然后利用同态特性对统计量进行直方图平移来嵌入水印信息;(3)在接收方,可从含水印的密文图像的统计量直方图中完整地提取水印,并可通过对统计量进行与嵌入过程相反的直方图平移操作来恢复原始密文图像;(4)含水印的密文图像在直接解密后可从其统计量直方图中完整地提取水印信息和恢复原始图像;(5)解密后的含水印图像在受到一定程度的攻击后(如JPEG/JPEG 2000压缩和叠加高斯噪声等),水印仍能正确提取.该算法实现了在不对原始图像进行预处理的情况下可直接在加密后的密文图像中嵌入水印,并可分别在加密域或明文域提取水印和恢复原始密文图像或原始明文图像,而且嵌入的水印对常见的图像处理操作具有一定的鲁棒性.实验仿真结果验证了该算法的有效性.

关键词：同态加密鲁棒可逆水印隐私保护数据安全云计算

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一种保序加密域数据库认证水印算法

软件学报 2018年第12期29卷 3837-3852页

作者：项世军何嘉勇暨南大学信息科学技术学院/网络空间安全学院广东广州510632 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093

加密域水印技术适用于云环境下的隐私保护(加密)和数据安全认证(加水印).通过结合保序加密、离散余弦变换、密码哈希和数字水印技术,提出了加密域数据库认证水印算法.首先对数据进行保序加密,以达到对敏感数据内容的隐私保护;对加密后... 详细信息

加密域水印技术适用于云环境下的隐私保护(加密)和数据安全认证(加水印).通过结合保序加密、离散余弦变换、密码哈希和数字水印技术,提出了加密域数据库认证水印算法.首先对数据进行保序加密,以达到对敏感数据内容的隐私保护;对加密后的数据进行分组和离散余弦变换处理,然后将交流系数的哈希(Hashing)值作为认证信息嵌入到直流系数中来认证数据的完整性;可通过比对交流系数的哈希值和从直流系数中提取的水印信息,来判断加密数据是否受到篡改.水印嵌入设计很好地结合了保序加密的特性,使得对加密数据的水印嵌入不会影响到明文数据的正确恢复,利用密钥对加水印的加密数据库直接解密可得到原数据库.实验结果表明:所提出的算法不仅能够用于保护数据库中的内容隐私,而且能检测出不同程度的篡改和有效认证数据库数据的完整性.

关键词：保序加密方案数据库水印完整性认证离散余弦变换

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基于约束随机分块的NMF图像哈希算法

电子与信息学报 2011年第2期33卷 337-341页

作者：项世军杨建权暨南大学信息科学技术学院广州510632 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055

基于非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization,NMF)的图像哈希(image hashing)算法对图像有损压缩,低通滤波、尺度拉伸等处理具有很好的稳健性,但对图像旋转比较敏感。为此,该文在对NMF哈希算法的分块模式进行深入研究的基础上... 详细信息

基于非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization,NMF)的图像哈希(image hashing)算法对图像有损压缩,低通滤波、尺度拉伸等处理具有很好的稳健性,但对图像旋转比较敏感。为此,该文在对NMF哈希算法的分块模式进行深入研究的基础上,提出一种可抗旋转攻击的NMF图像哈希算法。该方法通过对随机分块的区域进行限制,并选择合适的分块尺寸来减轻旋转攻击对图像造成的不良影响,从而提高了特征的旋转稳健性。实验表明,所提出的图像哈希算法在保持原NMF哈希算法对其它攻击稳健性的同时,能有效地抵抗旋转攻击。

关键词：图像处理图像哈希非负矩阵分解稳健性旋转

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同态公钥加密系统的图像可逆信息隐藏算法

软件学报 2016年第6期27卷 1592-1601页

作者：项世军罗欣荣暨南大学信息科学技术学院电子工程系广东广州510632

同态加密技术在加密信息、对信息进行隐私保护的同时,还允许密文数据进行相应的算术运算(如云端可直接对同态加密后的企业经营数据进行统计分析),已成为云计算领域的研究热点之一.然而,由于云存在多种安全威胁,加密后信息的安全保护和... 详细信息

同态加密技术在加密信息、对信息进行隐私保护的同时,还允许密文数据进行相应的算术运算(如云端可直接对同态加密后的企业经营数据进行统计分析),已成为云计算领域的研究热点之一.然而,由于云存在多种安全威胁,加密后信息的安全保护和完整性认证问题仍然突出.另外,信息在加密后丢失了很多特性,密文检索成为了云计算需要攻克的关键技术.为了实现对加密图像的有效管理及其安全保护,提出了一种基于同态加密系统的图像可逆信息隐藏算法.该算法首先在加密前根据密钥选择目标像素,并利用差分扩展DE(difference expansion)的方法将目标像素的各比特数据嵌入到其他像素中.然后,利用Paillier同态加密系统对图像进行加密得到密文图像.在加密域中,利用待嵌入信息组成伪像素,加密后替换目标像素,完成额外信息的嵌入.当拥有相应的密钥时,接收方可以分别在密文图像或明文图像中提取出已嵌入的信息.当图像解密后,通过提取出自嵌入目标像素的各比特数据来恢复原始图像.仿真实验结果表明,该算法能够在数据量保持不变的前提下完成同态加密域中额外信息的嵌入,信息嵌入快速高效,并可分别从加密域和明文域中提取出嵌入的信息.

关键词：可逆信息隐藏图像加密同态加密系统图像安全保护云计算

基于intDCT和扩展嵌入的可逆脆弱认证水印研究

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山东大学学报（理学版） 2012年第11期47卷 24-30,39页

作者：陈权项世军广东医学院信息工程学院广东东莞523808 暨南大学信息科学技术学院广东广州510632

可逆音频水印能够在水印信息提取后无损恢复原始音频载体,可用于完整性认证和篡改识别。通过使用整数离散余弦变换(integer discrete cosine transform,intDCT)和扩展嵌入技术,提出了一种可逆脆弱音频水印认证算法。发现了音频帧在经过i... 详细信息

可逆音频水印能够在水印信息提取后无损恢复原始音频载体,可用于完整性认证和篡改识别。通过使用整数离散余弦变换(integer discrete cosine transform,intDCT)和扩展嵌入技术,提出了一种可逆脆弱音频水印认证算法。发现了音频帧在经过intDCT变换、幅度扩展嵌入和intDCT逆变换后会出现较大的失真,详细分析了失真的成因并提出了解决对策;在DCT域,通过对高频部分分别应用差分扩展和预测误差扩展两种嵌入策略,设计了两种可用于音频完整性认证的可逆脆弱水印方案。实验结果表明所提出的算法具有较小的嵌入失真和满意的嵌入容量,能够很好地进行完整性认证和篡改定位。

关键词：音频可逆水印 intDCT 完整性认证扩展嵌入

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可分离加密域可逆数据隐藏方案

应用科学学报 2015年第6期33卷 585-594页

作者：田野项世军暨南大学信息科学技术学院广州510632

利用图像测试,提出了一种可分离加密域可逆数据隐藏算法,能获得质量较高的直接解密图像.加密方在图像流加密之前进行图像测试并生成位置图,嵌入方根据位置图将秘密信息嵌在选中像素的高位,接收方在相邻像素相关性基础上通过一种自适应... 详细信息

利用图像测试,提出了一种可分离加密域可逆数据隐藏算法,能获得质量较高的直接解密图像.加密方在图像流加密之前进行图像测试并生成位置图,嵌入方根据位置图将秘密信息嵌在选中像素的高位,接收方在相邻像素相关性基础上通过一种自适应差值算法实现可逆性.若全部嵌在选中像素的第8位,得到的直接解密图像质量较差;若全部嵌在选中像素的第7位,则无法实现无失真恢复.针对这两个缺点,该文在保证无失真恢复同时获得了质量较高的直接解密图像.实验表明所提出的算法有效,且性能优良.

关键词：可逆数据隐藏加密域预测误差图像测试