关于提高隐写安全性的研究——频域加噪预处理法

摘要

信息隐藏技术正逐渐成为当前信息安全领域研究的热点。信息隐藏主要分支包括数字水印和隐写术。数字水印是一种通过在数字媒体中嵌入保护信息，以标明载体所有权的一种技术；而隐写术则是在公开的媒体(图像、声音、视频或者文字等)中进行保密通信的方法。图像隐写算法可以分为空域隐写、频域隐写(变换域)、空域一频域隐写。空域隐写是直接修改像素灰度值或者调色板索引值；而频域隐写方法首先将像素灰度值转换到频域，然后将秘密信息嵌入到这些频域系数上；空域一频域的隐写则是在空域转换为频域的过程中进行隐写，这样的隐写算法的好处是能很好的保持频域特性。 隐写分析主要是针对隐写术的一种攻击手段。隐写分析的进展使得提高隐写算法的安全性成为隐写术需要迫切解决的问题之一。 在提高隐写算法安全性的研究上，前人曾经提出通过正确地选择载体图像来减小隐写算法对图像特征的改变，从而达到提高隐写安全性的目的。本文则从隐写分析算法出发，提出一种改善隐写安全性的新方法一频域加噪预处理法。这是一种相对独立于隐写算法的预处理方法。它在不改变载体内容的情况下可以提高载体信号的复杂度，因此能保持原来隐写算法特性的同时，提高隐写算法的安全性。 本文首先对现存的一些隐写分析方法，特别是通用隐写分析进行研究分析。研究表明，大多数隐写分析算法习惯于将隐写看作是一个原始载体加入微弱的“嵌入噪声”的行为，而此类“嵌入噪声”将会在一定程度上改变原始载体的特性，使得掩密的载体在一定程度上有别于原始载体。隐写分析算法也正是抓住这一缺陷，形成对隐写的攻击的。 针对该问题，本文从改变载体复杂度的角度出发，使用独立于隐写算法的预处理方法改善隐写的安全性。考虑到很多隐写算法的掩密图像的性质类似于在图像中加入非自然的“嵌入噪声”，本文就致力于寻找合适的自然噪声模型，控制其参数，以期“淹没”图像秘密信息嵌入时带来的影响。因为噪声可以丰富载体图像的高频部分，同时低强度的噪声又不会影响图像质量，这样就可以使这种频域加噪预处理法在保持原来隐写算法的性能的同时，提高算法的安全性，特别是对通用隐写分析算法等特征提取类算法的抵抗性。 频域加噪预处理法是一种独立的处理方法，它基本上能适用于现存的所有隐写算法。为了阐述该方法的适用性，本文根据隐写算法的分类，分别建立空域隐写预处理、频域隐写预处理、空域一频域隐写预处理三类加噪预处理模型。此外，本文还以随机调制、MB1、HM-JPEG三种隐写算法作为上述三个模型的代表，详细阐述如何进行频域加噪预处理。最后，本文进行了大量的仿真实验和分析，证实了该方法的可行性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2论文主要工作

1.3论文的结构安排

第2章信息隐藏技术简介

2.1信息隐藏技术

2.2信息隐藏的两个重要分支

2.2.1数字水印

2.2.2隐写术

2.3信息隐藏技术和密码学的关系

第3章关于隐写分析

3.1专用隐写分析算法

3.1.1 RS分析法

3.1.2 x2统计分析法

3.1.3 F5分析法

3.2通用隐写分析算法

3.2.1基于纹理特征的隐写分析

3.2.2基于原图像和预测误差图像小波直方图频域统计矩特征的隐写分析

3.2.3基于高阶统计模型的隐写分析

3.2.4 Moulin分析法

第4章隐写术的频域加噪预处理法

4.1研究思路

4.2常见分布的噪声

4.3模型一：空域隐写预处理

4.3.1随机调制隐写算法频域加噪预处理方法介绍

4.3.2仿真及实验结果

4.3.3分析与结论

4.4模型二：频域隐写预处理

4.4.1 Model-based频域加噪预处理方法介绍

4.4.2仿真及实验结果

4.4.3分析与结论

4.5模型三：空域—频域隐写预处理

4.5.1HM-JPEG频域加噪预处理方法介绍

4.5.2仿真及实验结果

4.5.3分析与结论

第5章总结与展望

5.1工作总结

5.2研究展望

参考文献

致谢