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基于内容的图像通用盲检测技术研究

基于内容的图像通用盲检测技术研究

作者：李侃解放军信息工程大学

学位级别：硕士

数字隐写是一种利用数字媒体进行信息隐藏，并通过公共信道传输以实现秘密信息传递的隐蔽通信技术。隐写分析技术则主要是通过统计检测来确认数字媒体中秘密消息的存在性，进而达到监控或破坏隐蔽通信的目的。作为隐写分析技术的重要分... 详细信息

数字隐写是一种利用数字媒体进行信息隐藏，并通过公共信道传输以实现秘密信息传递的隐蔽通信技术。隐写分析技术则主要是通过统计检测来确认数字媒体中秘密消息的存在性，进而达到监控或破坏隐蔽通信的目的。作为隐写分析技术的重要分支，通用盲检测技术采用监督学习的方法，仅从秘密消息嵌入后数字媒体会发生改变这一共性出发，提取对信息嵌入敏感的特征，检测数字媒体中是否含有秘密消息。由于盲检测技术不针对特定的数字隐写算法，具有一定的普适性，已经成为信息安全研究的重要方向，受到广泛关注。数字图像是以特定的空间结构关系来呈现不同物体所表达的视觉信息的载体。由于不同内容的图像统计特征会有较大的差异，而同一内容的图像统计特征则有明显的一致性，图像信源呈现区域平稳特性。隐写分析的主要依据是秘密消息嵌入前后图像统计特征所产生的变化，因此隐藏信息的存在性特征与图像内容密切相关。结合图像的内容特征，研究数字隐写盲检测方法，具有重要的理论意义。本文通过分析图像的内容特征与隐藏信息存在性特征之间的关系，研究基于内容的图像隐写盲检测技术，论文的主要工作和取得的学术成果包括： 1、运用信息论、概率统计等方法，分析了图像内容的复杂度与统计特征之间的关系。通过分析可知，图像具有较强的区域相关性，内容不同的图像，统计特征之间有会明显的差异。 2、在自建的单一内容分类图像库上，分别以LSB匹配和F5隐写为例，分析了数字隐写对图像统计特征的影响。并以广义高斯分布对图像细节分量进行统计建模，分析推导了图像内容复杂度与隐写分析特征，特别是与隐写盲检测特征性能之间的关系。研究表明，内容不同的图像对秘密消息的敏感程度不同，隐藏信息存在性特征与图像内容密切相关，为开展基于内容的图像盲检测技术研究、提出更加有效的隐写盲检测方法提供了理论依据和研究思路。 3、针对JPEG压缩算法，分析了DCT系数的分布特点和统计特征，以及块内和块间系数的相关性，探讨了隐写盲检测特征的提取与选择，提出一种基于区域相关性的JPEG图像隐写盲检测算法。采用宏观校准和微观校准估计出载体图像，以Markov模型描述块内和块间DCT系数的相关性，提取概率转移矩阵的差值作为检测特征，通过支持向量机进行分类，实现了对DCT域多种隐写算法的检测。混合图像库的实验结果表明，该方法的检测性能优于典型的隐写分析算法。 4、运用Contourlet变换对图像的多分辨率和局域性表示，从图像信源优化时(空)频分析的角度探讨了隐写分析特征的提取与选择，提出一种基于Contourlet变换的图像隐写盲检测算法。首先通过分析不同内容的图像细节分量隐写前后特征函数的变化，构造出一种新的带通特征函数矩。通过分析比较两种不同的图像预测方法对隐写检测性能的影响，提取待检测图像及其预测误差高频子带系数的特征函数矩作为检测特征，通过支持向量机进行分类。以BOWS和UCID图像库为测试图像的实验结果表明，该方法较现有典型方法具有更好的检测性能。 5、考虑到图像内容复杂度对隐藏信息存在性特征的影响，提出一种基于图像复杂度的特征融合隐写盲检测算法。根据待检测图像复杂度的不同，提取不同的检测特征。以巴氏距离度量各特征的分类能力，确定权值后加权融合，实现了对DCT域多种隐写算法的检测。在混合图像库上的实验结果表明，该方法不仅降低了运算复杂度，而且具有更好的检测性能。最后，对本文工作进行了总结，并对图像盲检测技术的发展和研究进行了展望。

关键词：信息隐藏数字隐写隐写分析通用盲检测图像内容图像统计特征转移概率矩阵区域相关性 Contourlet变换特征函数预测误差特征选择

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抗通用盲检测的图像隐写技术研究

抗通用盲检测的图像隐写技术研究

作者：陶然解放军信息工程大学

学位级别：硕士

数字隐写技术是一类实现隐蔽通信的技术,是信息安全的重要分支。它利用多媒体数据的冗余性,将秘密信息嵌入到数字媒体中,并通过公共信道传输而不引起怀疑。隐写分析是针对隐写技术的一种攻击技术,它的目的是发现载体中秘密消息的存在。... 详细信息

数字隐写技术是一类实现隐蔽通信的技术,是信息安全的重要分支。它利用多媒体数据的冗余性,将秘密信息嵌入到数字媒体中,并通过公共信道传输而不引起怀疑。隐写分析是针对隐写技术的一种攻击技术,它的目的是发现载体中秘密消息的存在。数字隐写技术的抗隐写分析能力是评价算法安全性能的重要指标。随着隐写安全性的提高,利用某种统计特征漏洞设计针对性的专用检测方法越来越困难,而根据载体载密统计特征的差异进行分类的通用盲检测算法成为隐写分析的主流。随着隐写分析技术的发展,通用盲检测算法的检测率越来越高,且具有较好的适用性。因此,隐写算法具备对常见通用盲检测算法的抵抗能力是隐写技术安全性的重要因素。论文首先讨论了图像统计建模,总结了常见通用盲检测算法的原理,给出了抵抗通用盲检测算法的隐写策略并对隐写策略的安全性进行了分析,在此基础上提出三种具有抗通用盲检测能力的隐写算法。论文所做的主要研究工作包括: 1、提出一种通过修改整数小波高频系数实现消息嵌入的隐写算法。该算法首先对图像进行整数小波变换;然后把小波去噪门限作为消息嵌入的阈值,在大于该门限的小波高频系数中嵌入消息,并在阈值处引入直方图补偿策略使小波系数直方图保持近似不变。由于通用盲检测算法大多基于概率密度函数的变化实现消息检测,因此该算法可以获得对通用盲检测算法的抵抗能力。实验结果表明,算法在抵抗小波高阶统计量分析、直方图特征函数质心等盲检测算法能力方面,优于LSB匹配、像素值差分等隐写算法。 2、提出一种在五株采样形态小波高频系数上进行消息嵌入的抗盲检测隐写算法。一级整数小波分解将图像分为四个子带,在三个高频子带嵌入消息后对图像进行重构时会引起修改叠加,增加图像像素值的修改量。而五株采样提升小波分解图像时仅得到一个低频和一个高频,避免了消息嵌入时的叠加问题,并且能有效去除图像水平和垂直两个方向的相关性。嵌入消息时通过建立小波高频系数信息表来记录每个高频系数的变化并修正嵌入规则,目的是尽量减小高频系数直方图的变化,同时引入直方图调整策略减小直方图在门限处的异常变化,从而达到抗盲检测的目的。 3、通过分析纹理复杂度对图像隐写分析的影响,提出一种基于纹理复杂度和像素差分的隐写算法。首先将图像划分为大小相同的分块,通过分块中起点位置的不同计算分块中不同小块的纹理复杂度,选择复杂度最高的图像小块;然后计算小块的相邻像素差分值,并根据秘密消息的长度和不同方向上的差分值分布确定嵌入阈值,在大于该阈值的差分值中嵌入秘密消息。实验证明,该算法对通用盲检测具有较强的抵抗性能。最后,对本文工作进行了总结,并对图像隐写技术的发展和研究进行了展望。

关键词：信息隐藏图像隐写图像隐写分析通用盲检测整数小波形态小波五株采样 LSB匹配纹理复杂度图像差分小波系数直方图

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基于实验的典型隐写通用盲检测方法性能分析

信息工程大学学报 2012年第3期13卷 312-318页

作者：张谦刘粉林王九智罗向阳信息工程大学信息工程学院河南郑州450002

现有文献中存在多种数字图像信息隐写通用盲检测方法,其检测正确率和适用的范围各不相同。基于同一实验图像库,对现有的典型隐写通用盲检测方法的性能进行了一系列实验分析。涉及到的盲检测方法包括质心法、概率密度函数矩法、特征函数... 详细信息

现有文献中存在多种数字图像信息隐写通用盲检测方法,其检测正确率和适用的范围各不相同。基于同一实验图像库,对现有的典型隐写通用盲检测方法的性能进行了一系列实验分析。涉及到的盲检测方法包括质心法、概率密度函数矩法、特征函数矩法、共生矩阵法、两域特征联合法、三域特征综合法和基于小波包分解的检测方法等。从实验的角度给出了小波包分解特征法性能最优、多域特征提取方法更适合与BP(Back Propagation)神经网络分类器搭配使用等结论。

关键词：隐写通用盲检测实验分析特征提取分类器

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基于训练集构造的图像通用盲检测算法改进

成都信息工程学院学报 2016年第1期31卷 70-75页

作者：段怀锋杨榆雷敏王惠华北京印刷学院信息工程学院北京102600 北京邮电大学信息安全中心北京100876

现有通用盲检测技术普遍存在泛化问题,导致检测器实用性大大下降。根据正交设计原则构建隐写率失匹配集合,隐写算法失匹配集合和图像源失匹配集合,分别分析检测SPAM分析算法和Rich Model分析算法在隐写率失匹配,隐写算法失匹配和图像源... 详细信息

现有通用盲检测技术普遍存在泛化问题,导致检测器实用性大大下降。根据正交设计原则构建隐写率失匹配集合,隐写算法失匹配集合和图像源失匹配集合,分别分析检测SPAM分析算法和Rich Model分析算法在隐写率失匹配,隐写算法失匹配和图像源失匹配方面的检测率。并根据测试结果提出通过训练小隐写率图像集,训练多类隐写算法,图像预分类和改进IQM分析算法几种方案解决泛化问题,实验结果显示经过改进后隐写分析算法性能得到明显提升。

关键词：通用盲检测泛化能力 SPAM Rich Model 实用性

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基于异常点检测的通用无监督隐写取证算法

计算机工程 2017年第11期43卷 239-244,251页

作者：吴运达张涛侯晓丹徐琛解放军信息工程大学信息系统工程学院郑州450000

针对图像隐写分析时存在的载体来源失配问题,提出一种结合图像检索和异常点检测的通用无监督隐写取证算法。对待测图像,从图像数据集中检索具有相似统计特性的载体图像构造辅助图像集,而载密图像可视为载体图像中的异常点,通过异常检测... 详细信息

针对图像隐写分析时存在的载体来源失配问题,提出一种结合图像检索和异常点检测的通用无监督隐写取证算法。对待测图像,从图像数据集中检索具有相似统计特性的载体图像构造辅助图像集,而载密图像可视为载体图像中的异常点,通过异常检测的方法实现载密图像的无监督通用盲检测,避免失配问题和复杂的分类器设计过程。对于低维检测特征和富模型特征,分别使用针对基于密度和基于高维空间的异常检测算法进行隐写检测。实验结果表明,与典型的空域隐写算法相比,该算法具有更高的检测效率。

关键词：图像隐写分析通用盲检测图像滤波检测图像检索局部异常因子异常点检测

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应用整数小波变换的抗盲检测图像隐写

应用科学学报 2010年第6期28卷 592-600页

作者：陶然张涛李文祥郑二功平西建解放军信息工程大学信息工程学院郑州450002

在分析通用盲检测方法原理的基础上,提出一种通过修改整数小波高频系数实现消息嵌入的隐写法.该方法使用小波去噪门限作为消息嵌入的阈值,在大于该门限的小波高频系数中嵌入消息,并在阈值处引入直方图补偿策略使小波系数直方图近似保持... 详细信息

在分析通用盲检测方法原理的基础上,提出一种通过修改整数小波高频系数实现消息嵌入的隐写法.该方法使用小波去噪门限作为消息嵌入的阈值,在大于该门限的小波高频系数中嵌入消息,并在阈值处引入直方图补偿策略使小波系数直方图近似保持不变.由于通用盲检测方法大多利用概率密度函数的变化实现检测,因此该文提出的方法可以获得对通用盲检测算法的抵抗力.实验结果表明,该方法在抵抗小波高阶统计量分析、直方图特征函数质心等盲检测法的能力方面,优于LSB匹配、像素值差分等隐写法.

关键词：数字隐写通用盲检测整数小波小波去噪 LSB匹配

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整数小波域湿纸码自适应信息隐藏算法

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第7期23卷 1217-1223页

作者：奚玲平西建张涛解放军信息工程大学信息工程学院郑州450052

通过对一些已有的自适应隐写算法进行分析,提出一种旨在提高安全性的整数小波域自适应信息隐藏算法.根据隐藏的数据量和载体单元特性确定阈值,自适应地在图像整数小波高频子带系数中选择合适的隐藏位置;利用湿纸码双层嵌入法嵌入秘密数... 详细信息

通过对一些已有的自适应隐写算法进行分析,提出一种旨在提高安全性的整数小波域自适应信息隐藏算法.根据隐藏的数据量和载体单元特性确定阈值,自适应地在图像整数小波高频子带系数中选择合适的隐藏位置;利用湿纸码双层嵌入法嵌入秘密数据,并采用直方图调整策略保持小波高频子带系数直方图特性,由此从多方面提高了信息隐藏算法的安全性.大量与同类算法的对比实验表明,在嵌入率小于100%的条件下,该算法具有较强的视觉隐蔽性和抗统计检测的能力.

关键词：自适应信息隐藏湿纸码视觉隐蔽性通用盲检测

应用五株采样提升算法的抗盲检测图像隐写算法

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数据采集与处理 2012年第2期27卷 179-188页

作者：陶然张涛平西建解放军信息工程大学信息工程学院郑州450002

在分析图像盲检测算法原理的基础上,提出了一种在形态小波高频系数上进行消息嵌入的抗盲检测隐写算法。该算法利用五株采样提升实现图像的小波变换,在大于一定门限的小波高频系数中嵌入消息,并通过建立的嵌入信息表来修正嵌入规则以保... 详细信息

在分析图像盲检测算法原理的基础上,提出了一种在形态小波高频系数上进行消息嵌入的抗盲检测隐写算法。该算法利用五株采样提升实现图像的小波变换,在大于一定门限的小波高频系数中嵌入消息,并通过建立的嵌入信息表来修正嵌入规则以保持小波系数直方图近似不变,在门限处引入直方图调整策略以减小系数直方图在门限处的变化。由于通用盲检测算法大多基于概率密度函数的变化实现图像隐写的检测,因此本文算法可以获得对通用盲检测算法的抵抗能力。实验结果表明,本文算法在抵抗小波高阶统计量分析、直方图特征函数质心等盲检测算法能力方面,优于LSB匹配、像素值差分等隐写算法。

关键词：数字隐写通用盲检测形态小波五株采样提升算法

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应用共生矩阵特征的改进自适应JPEG隐写

计算机应用研究 2014年第11期31卷 3490-3493页

作者：凌轶华蔡晓霞陈红电子工程学院合肥230037

针对传统图像隐写算法抵抗通用盲检测能力不足的问题,提出一种基于共生矩阵特征的自适应JPEG隐写算法。该算法在分析图像直方图特征和分块效应特征的基础上,引入能够反映共生矩阵特征的块间系数相关性设计了失真函数,并结合网格码(STC)... 详细信息

针对传统图像隐写算法抵抗通用盲检测能力不足的问题,提出一种基于共生矩阵特征的自适应JPEG隐写算法。该算法在分析图像直方图特征和分块效应特征的基础上,引入能够反映共生矩阵特征的块间系数相关性设计了失真函数,并结合网格码(STC)完成秘密信息的嵌入。实验结果表明,面对三种通用隐写检测算法,算法较以往隐写算法具有更强的安全性和抗检测普适性。

关键词：自适应隐写 JPEG图像通用盲检测网格码失真函数