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基于语音水印的篡改检测与篡改恢复

基于语音水印的篡改检测与篡改恢复

作者：张济川天津工业大学

学位级别：硕士

随着数字技术与多媒体技术的迅速发展,语音信号已成为日常信息传递的主要载体。由于语音信号在传输过程中容易被恶意篡改而失真,如果对语音篡改的内容涉及到国家安全、法庭举证、医学等一系列重要数据,被篡改的语音会给社会造成严重的... 详细信息

随着数字技术与多媒体技术的迅速发展,语音信号已成为日常信息传递的主要载体。由于语音信号在传输过程中容易被恶意篡改而失真,如果对语音篡改的内容涉及到国家安全、法庭举证、医学等一系列重要数据,被篡改的语音会给社会造成严重的后果。因此,语音信号的安全问题越来越多引起社会的重视。语音水印作为信息隐藏技术的一个重要分支,通过水印嵌入算法将信息嵌入到语音信号中,可以有效的保护语音信号。语音水印由于其隐蔽性、鲁棒性,被广泛应用于版权保护,篡改提示和信息加密等方面。本文从两方面深入研究语音水印算法:(1)基于语音水印的篡改检测算法的提出与应用。针对传统篡改检测算法无法承受去同步攻击等问题,本文在保证水印隐蔽性和鲁棒性的前提下,提出了一种双重认证算法,来解决水印的同步问题。首先,从每帧信号中提取最重要位(MSB)信息生成同步码,作为首次认证信息。然后,从每帧信号中计算出其局部特征系数和全局特征系数,将两种特征结合在一起作为二次认证信息。实验结果证明所提出的方法不仅具有高的篡改检测精度,而且保证水印具有良好的隐蔽性和鲁棒性。(2)基于语音水印的篡改内容恢复算法的提出与应用。语音水印算法不仅可以检测篡改,还可以恢复被篡改的内容。实现篡改恢复需要嵌入大量的恢复信息到语音信号中,难免在一定程度上会破坏原语音信号的质量。因此,如何平衡水印的无声性与水印的恢复能力是一个具有挑战性的问题。本文采用最末位比特(LSB)替换的嵌入方法在保证原语音质量的情况下尽可能提供多的嵌入空间,通过G723.1编码的方式来压缩恢复信息以减少水印的嵌入量。在水印的嵌入过程中,采用使用对齐策略和未对齐策略分别嵌入认证信息和恢复信息来保证水印的恢复能力。实验结果表明,即使大部分原始语音被篡改,也可以根据所提出的方法来恢复被破坏的语音。此外,恢复后语音的质量也是令人满意的。

关键词：语音水印篡改检测篡改恢复双重认证去同步攻击对齐嵌入策略错位嵌入策略

云环境下基于感知哈希的密文语音内容认证及篡改恢复方法研究

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云环境下基于感知哈希的密文语音内容认证及篡改恢复方法研究

作者：张登海兰州理工大学

学位级别：硕士

随着多媒体数据的爆炸式增长,云平台成为了人们传输和存储多媒体数据的首选。在人们享受云平台带来便捷的同时,也出现了对多媒体数据的隐私性安全和完整性问题的担忧。论文针对密文语音检索系统应用中面临的隐私性安全和恶意篡改的威胁... 详细信息

随着多媒体数据的爆炸式增长,云平台成为了人们传输和存储多媒体数据的首选。在人们享受云平台带来便捷的同时,也出现了对多媒体数据的隐私性安全和完整性问题的担忧。论文针对密文语音检索系统应用中面临的隐私性安全和恶意篡改的威胁、对语音查询用户的检索结果进行完整性认证及如何将篡改语音恢复的问题,利用语音置乱加密算法、感知哈希、最小二乘曲线拟合法等技术,对密文语音内容认证及篡改恢复等关键技术开展了研究。具体研究工作如下:1.为了保证语音的隐私性安全,同时又可以直接在密文语音中提取认证摘要,提出了一种基于Henon映射的分组置乱加密方法和基于Duffing映射的置乱加密方法。实验结果表明,两种加密方法均可以保证语音在云端传输及存储的隐私性安全,同时可以直接在密文语音中提取认证摘要,提高了语音认证系统的安全性。2.为了实现对存储在云端的密文语音内容的完整性认证,提出了一种基于均匀子带频带方差和感知哈希的高效密文语音内容认证方案。首先采用Henon映射置乱加密算法将原始语音进行加密来构建云端的密文语音库,并提取加密语音频谱子带分离后的频带方差构造哈希序列生成云端的哈希模板,将密文语音和哈希序列建立一一对应的关系;然后根据查询的结果提取认证摘要;最后将该认证摘要与云端哈希模板中的哈希序列采用汉明距离算法进行匹配认证。实验结果表明,该方法具有较好的安全性和高效性,可以在密文语音中提取认证摘要,且具有较好的区分性和鲁棒性,对替换、静音攻击可以进行精确地篡改检测和篡改定位。3.为了解决存储在云端的加密语音的完整性认证及篡改恢复等问题,利用语音感知哈希技术,提出了一种基于差熵积和最小二乘曲线拟合法的密文语音内容认证及篡改恢复方案。方案首先采用Duffing映射置乱加密算法对原始语音进行加密来构建云端的密文语音库;然后提取加密语音的均匀子带频带方差和谱熵之积来构造感知哈希序列生成云端的哈希模板,并将密文语音和哈希序列建立一一对应的关系。在检索时,提取查询结果的密文语音内容认证摘要,将该认证摘要与云端哈希模板中的哈希序列采用汉明距离算法进行匹配认证;然后将没有通过认证的篡改语音信号进行篡改检测和篡改定位,并采用最小二乘曲线拟合法恢复出遭受篡改的采样点。实验结果表明,该方案可以直接在密文语音中提取认证摘要,且认证摘要具有较好的区分性和鲁棒性,对替换和静音攻击可以进行精确地篡改检测和篡改定位,并能够高质量地恢复出遭受篡改的语音信号。

关键词：密文语音内容认证感知哈希特征构造最小二乘曲线拟合篡改定位篡改恢复

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块截断编码的图像自嵌入半脆弱水印算法

中国图象图形学报 2022年第1期27卷 203-214页

作者：王艺龙李震宇巩道福马世鑫刘粉林中国人民解放军战略支援部队信息工程大学郑州450000 中国人民解放军国防大学北京100091

目的数字图像自嵌入水印技术是解决图像篡改检测和恢复问题的主要技术手段之一,现有的自嵌入水印技术存在着认证粒度不高、嵌入水印后的图像失真较大,且无法抵抗滤波等操作。为提高图像自嵌入水印的认证粒度以及抵抗滤波等处理操作的能... 详细信息

目的数字图像自嵌入水印技术是解决图像篡改检测和恢复问题的主要技术手段之一,现有的自嵌入水印技术存在着认证粒度不高、嵌入水印后的图像失真较大,且无法抵抗滤波等操作。为提高图像自嵌入水印的认证粒度以及抵抗滤波等处理操作的能力,提出了一种基于块截断编码的图像自嵌入半脆弱水印算法。方法水印生成与嵌入:首先,将图像进行块级别的二级划分,分别生成粒度为4×4和2×2的图像块;然后,利用块截断编码对每个4×4图像块进行压缩编码,生成2×2图像块的恢复水印,并对恢复水印进行哈希生成2×2图像块的认证水印;最后,将恢复水印和认证水印级联构成自嵌入水印,嵌入到映射块中。篡改认证与恢复:首先,将某个4×4图像块提取的水印与该块生成的水印比较,判别该图像块的2×2子块是否通过认证;最后,依据认证结果对2×2图像块实施恢复。结果该算法产生的水印图像的峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)均高于44 dB,在50%的篡改率下,恢复后的图像质量可达到32.7 dB。该算法生成水印并在图像上嵌入大约需要3.15 s,恢复图像大约需要3.6 s。结论算法利用块截断编码,有效缩短了生成的水印长度,保证嵌入水印后图像的质量。此外,通过引入的可容忍修改阈值,使得水印能够对滤波等图像处理操作具有一定的鲁棒性,同时保证对图像的恶意篡改具有敏感性。最后通过与最近典型方法的对比实验,验证了算法在嵌入水印后图像质量、恢复图像质量等方面的优势。

关键词：半脆弱水印自嵌入块截断编码篡改认证篡改恢复

基于图像块自适应分类的篡改区域定位和恢复水印算法研究

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基于图像块自适应分类的篡改区域定位和恢复水印算法研究

作者：李躲江西理工大学

学位级别：硕士

近几年来,随着互联网的快速成长,各类多媒体数字产品如雨后春笋般涌现出来。而在这些数字产品给人们带来方便的同时,也潜在着一系列的信息安全问题,比如版本盗用、信息篡改。为了解决这些问题,科研工作者们首先提出了加密和数字签名等技... 详细信息

近几年来,随着互联网的快速成长,各类多媒体数字产品如雨后春笋般涌现出来。而在这些数字产品给人们带来方便的同时,也潜在着一系列的信息安全问题,比如版本盗用、信息篡改。为了解决这些问题,科研工作者们首先提出了加密和数字签名等技术,通过特定的加密算法对目标对象进行保护。虽然这些方法可以对目标对象在一定程度上进行有效的保护,但是随着计算机技术的发展,加密和数字签名的安全性已经受到质疑,而且传输的原始数据一旦被破解并遭受到篡改,接收者无法得知接收到数据的原始内容。为了解决这一问题,基于篡改恢复的数字水印技术被提出,该技术能够很好的恢复被篡改的数据信息,在版权保护、军事、医学图像等一些需要知道原始内容的领域具有良好的应用价值。本文以标准8位灰度图像为研究对象,通过对图像的纹理特性进行分析,提出基于图像篡改区域定位和恢复的水印算法,本文主要研究内容和研究成果如下:(1)针对图像特征值提取精确度和图像信息携带的隐蔽性不足问题,提出了一种自适应图像子块类型划分的篡改区域定位和恢复水印算法。算法将大小为3×3的图像子块划分为纹理简单和纹理复杂两大类,并且自适应的生成每个子块的特征值。同时裁剪冗余的水印,利用LSB方法对水印进行单次嵌入。算法能精确的提取图像的特征值信息、有效提高载体图像的隐蔽性。(2)针对提取的特征值对图像子块纹理变化适应能力不足的问题,提出一种对图像子块精确分类的篡改区域定位和恢复的水印算法。通过提取图像的方差、结合Canny边缘检测算子将图像子块划分为简单块、复杂块、边缘块三大类,然后计算出图像子块的恢复阈值并根据图像子块的类型生成图像恢复水印信息。该方法进一步优化了图像子块特征值对图像纹理变化的适应能力,有效提高了被篡改图像的恢复质量。

关键词：图像认证篡改恢复自适应分类纹理复杂度

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图像篡改定位和恢复的自嵌入水印算法研究

图像篡改定位和恢复的自嵌入水印算法研究

作者：石亚南西北大学

学位级别：硕士

随着网络技术的发展,不法分子很容易对数字图像信息进行更改、编辑与传播,由于篡改时不留痕迹使得接收到图像的人们很难识别数字图像内容的真实性和完整性。如若篡改的图像信息涉及到一些证据或者利益,则被篡改的数字图像信息会因为扭... 详细信息

随着网络技术的发展,不法分子很容易对数字图像信息进行更改、编辑与传播,由于篡改时不留痕迹使得接收到图像的人们很难识别数字图像内容的真实性和完整性。如若篡改的图像信息涉及到一些证据或者利益,则被篡改的数字图像信息会因为扭曲事实而导致个人或者团体遭受经济损失或者损害到自身的个人形象。如何鉴别数字图像的真伪并且通过图像的篡改定位与恢复还原真相已成为需要研究的重要问题。本文就提高自嵌入水印算法的密钥安全性以及篡改定位和篡改恢复能力做了深入的研究,本文的主要研究工作如下：（1）提出一种混沌序列与Torus同构映射相结合的方式确定水印的嵌入位置。理论分析表明,该方法增强了图像的置乱效果,增大了密钥搜索空间,提高了密钥安全性。（2）提出一种基于空域的交叉认证双水印算法。把图像分块,每块2×2大小,提取2个图像块的特征信息加密形成水印后嵌入到对应的两个偏移块中,再次获取偏移块的认证信息,并将认证水印嵌入到其自身。篡改定位检测时,认证水印不仅可以对自身块以及块内的元素进行认证,还能够实现对对应块内的元素进行认证。理论分析与实验结果表明,交叉认证水印算法具有良好的篡改定位与恢复能力,在遭受小面积的剪切攻击时恢复效果理想,在抗拼贴攻击与抗盲攻击上要远优于赵和Tong的算法。（3）提出一种空域与频域结合的分层嵌入算法。该算法改进了基于空域的交叉认证双水印算法。该算法分两层嵌入水印,第一层认证水印由2×2图像块元素的奇偶校验码、异或校验码以及经滑动函数处理过的偏移块的奇偶校验码构成,恢复水印由图像块的灰度均值构成,把图像块的水印加密后嵌入到偏移块的最低有效三位和最低有效二位中。第二层水印嵌入时把经过第一层水印嵌入后的图像分成8×8单元块,提取每块的频域特征信息嵌入到偏移块。在检测与恢复时仍采用分层思想,分四层对图像检测与定位,分三层对图像恢复。实验结果表明,该算法在保证了原算法对于盲攻击、拼贴攻击良好的篡改定位和恢复的基础上,还提高了抗剪切能力,对于56%以下的剪切都具有理想的恢复效果。从抵抗各种综合攻击的角度来讲,此算法的篡改定位和篡改恢复效果理想,优于Tong和赵的只具备良好的抗剪切能力的算法。

关键词：混沌自嵌入水印篡改定位篡改恢复图像认证

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基于自嵌入水印算法的彩色图像篡改恢复

实验室科学 2019年第3期22卷 93-98页

作者：葛镜张国平余泽太华中师范大学物理科学与技术学院

提出了一种用于实现彩色图像篡改后图像检测和恢复的自嵌入水印算法。图像信息生成认证比特和恢复比特作为水印被嵌入原图像。认证比特通过提取图像块经过哈希变换后的特征值生成;恢复比特通过提取图像块的压缩编码得到。通过比较图像... 详细信息

提出了一种用于实现彩色图像篡改后图像检测和恢复的自嵌入水印算法。图像信息生成认证比特和恢复比特作为水印被嵌入原图像。认证比特通过提取图像块经过哈希变换后的特征值生成;恢复比特通过提取图像块的压缩编码得到。通过比较图像块中提取的哈希值和被嵌入水印中的认证比特,可以判断图像是否被篡改,如果图像块被篡改则可以通过提取水印中的恢复比特用于图像块的恢复。实验结果表明该算法有效性高,具有检测彩色图像是否被篡改的能力,并实现篡改图像的恢复。

关键词：自嵌入水印篡改检测篡改恢复

抗JPEG压缩的图像篡改恢复半脆弱数字水印算法

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科学技术与工程 2009年第13期9卷 3657-3661页

作者：阳小丽李丽娟湖南大学计算机与通信学院长沙410082 湖南工程职业技术学院长沙410151

基于JPEG压缩的特性,设计并实现了一种抗JPEG压缩的半脆弱数字水印算法,用于图像内容完整性认证,篡改定位和恢复。在嵌入方,将恢复水印信息重复嵌入到原始图像所有像素的2bit最低有效位;认证水印利用图像块的DCT变换系数和混沌迭代系统... 详细信息

基于JPEG压缩的特性,设计并实现了一种抗JPEG压缩的半脆弱数字水印算法,用于图像内容完整性认证,篡改定位和恢复。在嵌入方,将恢复水印信息重复嵌入到原始图像所有像素的2bit最低有效位;认证水印利用图像块的DCT变换系数和混沌迭代系统生成,并选择DCT变换的中频系数之间的关系实现嵌入。实验结果表明,该算法具有很好的抵抗JPEG压缩的能力,对局部发生的篡改可以有效地检测、精确定位并进行内容恢复。

关键词：半脆弱水印篡改恢复联合图像专家组(Joint Photograplic Experts Group JPEG)压缩 DCT变换

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可恢复篡改内容的高精度图像认证水印算法

安庆师范学院学报（自然科学版） 2014年第3期20卷 81-85页

作者：晁妍南淑萍张岩阜阳师范学院计算机与信息学院安徽阜阳236041

针对目前半脆弱水印算法在篡改定位和篡改恢复性能方面存在的不足,本文提出了一种高精度图像认证的半脆弱双水印算法。该算法利用认证水印对图像进行认证、定位篡改,利用恢复水印重构被篡改图像。实验结果证明,该算法对图像具有很好的... 详细信息

针对目前半脆弱水印算法在篡改定位和篡改恢复性能方面存在的不足,本文提出了一种高精度图像认证的半脆弱双水印算法。该算法利用认证水印对图像进行认证、定位篡改,利用恢复水印重构被篡改图像。实验结果证明,该算法对图像具有很好的篡改定位能力,并能有效地恢复篡改内容。

关键词：水印篡改定位篡改恢复

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一种高性能的网页篡改检测与恢复机制

一种高性能的网页篡改检测与恢复机制