针对扩频和量化隐藏方法的图像隐写分析

摘要

多媒体技术和网络技术的日益发展以及人们对于个人隐私和数字产品版权保护的重视使得信息隐藏获得了巨大的发展。信息隐藏作为新型的信息安全技术，不仅能给数字产品的版权保护提供潜在的解决方案，而且能与密码学结合来解决信息的秘密传送问题。但是，信息隐藏这种特性也为不法分子传递非法信息提供了途径，从而危及国家和社会的安全，因此对多媒体内容中的隐藏信息的检测—隐写分析技术得到了各国政府、情报部门和研究界专家学者们的重视，成为目前信息隐藏研究的热点课题。目前，针对基于空域的信息隐藏算法的隐写分析已经取得较好的效果，但对于应用越来越广泛，具有更好鲁棒性、统计不可见性的基于频域信息隐藏算法，隐写分析工作进展较慢。针对两类常见的频域信息隐藏技术，即量化和扩频隐藏方法，分别采用提出了具有一定泛化能力的隐写分析方法。对于扩频隐藏，本文采用Markov-chain来建模图像相邻像素点之间的关系，并利用PMF矩阵来获得有效的特征向量，再级联两种判别方法进行分类。而对于量化隐藏，则选择图像的DCT域直方图进行分析。论文的主要工作如下：一)阐述了信息隐藏技术的起源和发展现状，并与密码学进行了比较，论述了其优点和特点。对流行的空域和频域隐写算法分别作了介绍，系统地综述了空域、频域专用隐写分析和通用隐写分析方法的国内外研究现状；二)详细介绍了扩频和量化两种信息隐藏方法的特点、隐写过程。并分析总结了可用于隐写分析的几类特征，如能量、相邻像素点值的相关性以及信息熵在信息隐写前后的变化，并提出了供隐写分析的几条理论途径；三)针对扩频嵌入的隐写分析，通过分析相邻像素点值的相关性在信息隐写前后的变化，引入了Markov-chain模型对其进行描述；在应用Markov-chain模型时，采用2D链接模型计算图像的PMF矩阵，采取的降维方法得到了有效的特征向量；为了克服单纯采用分类器判别方法对纹理图像的缺陷，提出了分类器判别级联基于载体估计的阈值判别法，来判断载体图像之中是否存在隐藏信息。实验结果表明，本方法降低虚警率的同时，正检率上的性能有提高；四)针对量化嵌入的隐写分析，通过分析量化嵌入前后的概率分布特性，结合加性噪声模型，分离出图像DCT域系数直方图作为特征。通过分析在嵌入率较低情况下的量化嵌入特点，结合实验观察，加入了直方图的一阶导数作为特征。实验结果表明，对量化步长一定的隐写方法取得了良好的检测效果，加入的一阶导数特征有效的提高了在较低嵌入率下的检测效果。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 信息隐藏与隐写术

1.2.1 秘密通信与信息隐藏

1.2.2 信息隐藏的应用

1.2.3 信息隐藏方法

1.3 隐写分析分类及研究现状

1.3.1 隐写分析分类

1.3.2 隐写分析研究现状

1.4 论文的主要结构与内容

第2章 扩频量化隐写方法及隐写分析理论基础

2.1 引言

2.2 基于扩频的信息隐藏方法

2.2.1 扩频技术特点及在隐写中的应用

2.2.2 扩频隐写过程

2.2.3 基于量化的信息隐藏方法

2.3 隐写分析理论基础

2.3.1 隐写分析模型

2.3.2 隐写分析的若干切入点

2.3.3 隐写分析评价

2.4 本章小结

第3章 针对扩频嵌入的图像隐写分析

3.1 引言

3.2 分类器判别的方法

3.2.1 Markov-chain模型

3.2.2 PMF计算

3.2.3 PMF作为特征的有效性及特征提取

3.2.4 分类器的选择

3.3 基于载体估计的阈值判别方法

3.3.1 分类器判别的局限性

3.3.2 估计载体图像的方法

3.4 实验结果及分析

3.5 本章小结

第4章 针对量化嵌入的图像隐写分析

4.1 引言

4.2 QIM隐写分析方法

4.2.1 QIM隐写特点分析

4.2.2 直方图作为特征的有效性分析

4.2.3 特征选取

4.2.4 有监督学习过程

4.3 实验结果及分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢