基于互信息和特征融合的图像隐写分析

为了提高隐写分析的检测率和效率,本文提出了一种加权融合的联合图像专家小组JPEG(joint photographic experts group)图像通用隐写分析方法.该方法分别计算离散余弦变换DCT(discrete cosine transform)系数块内和块间的水平、垂直和zigzag三向差分数组,采用联合概率密度矩阵来挖掘信息嵌入对DCT系数间相关性的影响,生成块内和块间三向特征.利用特征与分类类别间的互信息对特征权值进行量化,加权融合得到最终的特征向量,并使用支持向量机进行分类.对3种安全性较高的JPEG隐写算法F5、Outguess和MB2,在不同嵌入率下进行隐写分析.实验结果表明,在不同嵌入率的情况下其检测率均高于88.4%,同时特征融合算法使该方案具有更高的检测效率.     

一种改进的H.264视频防失真漂移隐写算法

数字视频中量化后的残差DCT(离散余弦变换)系数常用来作为隐写嵌入的位置,而直接在DCT域上隐写会导致视频帧出现失真漂移现象,使视频质量受到严重破坏.本文在已有文献的基础上,针对H.264/AVC视频,研究了基于纹理特征的帧内8×8亮度块上的隐写模型,将8×8块和4×4块上的隐写模型相结合,提出了一种改进的H.264视频防失真漂移隐写算法.与已有文献中的隐写算法相比,本文提出的隐写算法在PSNR平均仅降低1.94dB的情况下,隐藏容量平均提升30%.     

基于DCT系数大小关系的自适应JPEG隐写

JPEG图像是最流行的隐写载体之一,但隐写分析的最新进展表明,如何设计安全的JPEG隐写算法仍是一个困难的问题.本文提出了一种新的JPEG自适应隐写方法.自适应隐写难点在于设计失真函数合理反应修改量化DCT系数造成的嵌入失真.由于量化DCT系数绝对值的大小能够反应JPEG图像主要统计特性,本文根据DCT系数大小关系设计失真函数,结合STC（Syndrome Trellis Codes）编码,分别给出了使用nsF5修改方式的单层嵌入方法以及使用加减一修改方式的双层嵌入方法.实验表明,本文单层嵌入方法比nsF5安全性高,双层嵌入方法比nsF5以及Filler’s Method抵抗多种检测的能力更强.     

基于菱形编码和修改量化表的DCT域图像隐写

为了提高离散余弦变换(DCT)域隐写的嵌入容量,提出一种基于菱形编码和修改量化表的DCT域图像隐写.首先将载体图像进行8×8的DCT变换后,对变换得到的DCT系数采用修改的8×8量化表进行量化,从而提高了嵌入容量和载密图像的视觉质量.同时通过改进的菱形编码将8进制的秘密信息嵌入到载体图像量化DCT系数的中频部分,从而进一步提高了嵌入容量.实验结果表明:该隐写算法不但与JPEG压缩标准兼容,而且有效地提高了嵌入容量.     

基于灰色关联分析的H.264/AVC视频隐写算法

针对当前视频隐写算法对视频质量和码率影响较大等问题,结合H.264编码标准的宏块分割特性,提出一种基于灰色关联分析的视频隐写算法.该算法对原始载体进行灰色关联度计算,判断其是否为非平滑块,再对帧做离散余弦变换(DCT)变换,根据H.264/AVC编码的宏块分割特性得出的分块大小选择合适的嵌入量,在DCT块的低频区域进行嵌入.实验结果表明,进行秘密信息嵌入后,对视频序列的影响较小,亮度分量的峰值信噪比(PSNR)值平均下降约1.323dB,隐写分析平均检测率为35.73%,算法的平均嵌入容量为417b/帧,对码率影响仅在3%以下,攻击后提取秘密消息的相似度(SIM)值在0.79以上.因此,该算法对视频质量和码率影响较小,并具有抗噪声、滤波攻击,隐写容量大等优点.     

结合Hilbert填充曲线与游程长度的图像隐写算法

针对游程长度隐写算法存在嵌入容量小的问题, 提出基于Hilbert曲线扫描改进的游程长度隐写算法, 该算法能增加可用于嵌入秘密信息的游程数量, 也因此有效地增大了嵌入容量. 新算法利用比特流中游程长度的奇偶特性来嵌入秘密信息. 嵌入过程首先使用Hilbert扫描曲线对载体图像的像素进行置乱, 再将置乱的载体图像分解为8个位平面, 然后通过分析置乱后得到的各个位平面比特流分布来确定可用于嵌入信息的游程, 最后修改在可嵌入游程的比特流中0和1交界处至多1个值来嵌入1bit秘密信息. 结果表明, 基于Hilbert曲线扫描的游程长度隐写算法与已有基于游程长度隐写算法相比, 前者具有较大嵌入容量, 较好的视觉不可感知性.     

结合Hilbert曲线扫描与游程长度的图像隐写算法

针对游程长度隐写算法存在嵌入容量小的问题,提出基于Hilbert曲线扫描改进的游程长度隐写算法,该算法能增加可用于嵌入秘密信息的游程数量,也因此有效地增大了嵌入容量.新算法利用比特流中游程长度的奇偶特性来嵌入秘密信息.嵌入过程首先使用Hilbert扫描曲线对载体图像的像素进行置乱,再将置乱的载体图像分解为8个位平面,然后通过分析置乱后得到的各个位平面比特流分布来确定可用于嵌入信息的游程,最后修改在可嵌入游程的比特流中0和1交界处至多1个值来嵌入1 bit秘密信息.结果表明,基于Hilbert曲线扫描的游程长度隐写算法与已有基于游程长度隐写算法相比,前者具有较大嵌入容量,较好的视觉不可感知性.     

基于视觉模型与菱形编码的图像隐写算法

为提高图像空域隐写算法的视觉不可感知性, 通过结合视觉注意力机制和人眼对图像的灰度及边缘等敏感特性, 提出一种基于视觉模型的感兴趣区域菱形编码隐写算法. 在底层人眼感知判定的基础之上, 根据视觉注意模型划分嵌入等级, 并动态调整秘密信息的嵌入量. 实验结果表明, 与基于边缘自适应的像素对匹配算法相比, 本文提出的算法不仅有较高的视觉不可感知性, 而且能抵抗常用的空域隐写分析.     

针对LSB匹配隐写的评价策略与改进方法

以Mielikainen提出的LSB匹配算法为基础,通过分析秘密信息对与载体像素对之间的不同匹配顺序对隐写算法性能的影响,提出了一个三级得分评价策略.根据此评价策略的指导,采用粒子群优化算法寻找出最优的信息对嵌入顺序,并在此基础上对Mielikainen的方法进行改进,提出了一种新的隐写算法.实验结果表明,在嵌入相同大小秘密信息的条件下,提出的算法减少了载体图像中灰度值发生变化的像素点数,从而有效提高了隐秘图像的视觉感知质量.     

基于BEMD、DCT和SVD的混合图像水印算法

水印的不可见性和算法的鲁棒性是图像版权保护领域关注的重要问题，然而大多数算法不能很好地平衡二者的关系。为此，提出了一种基于二维经验模态分解（BEMD）、离散余弦变换（DCT）和奇异值分解（SVD）的不可见性高、鲁棒性强的混合图像水印算法。首先，对水印图像采用Arnold置乱，增强算法的安全性，并对置乱后的水印图像进行二维DCT。然后，对宿主图像进行BEMD，得到有限个尺度不同的内蕴模态函数（IMF）及余量，选择与宿主图像相关性较低的IMF执行二维DCT，根据水印的大小对其进行不重叠分块，分别对每个分块图像以及经DCT的水印图像执行SVD。最后，根据自适应最优嵌入准则确定水印嵌入强度，并将水印嵌入每个分块，以增强算法的容错性。大量实验以及与现有算法的对比表明，所提算法不仅具有抵抗大尺度攻击的鲁棒性，而且具有较高的不可见性。     

基于相邻系数关系对的偏序马尔可夫JPEG隐写分析模型

在偏序Markov的基础上,以相邻DCT系数间关系对为统计对象,提出一种新的JPEG偏序隐写分析模型.在模型的无环有向图中,将相邻系数关系对作为终点集合,而系数本身作为始点集合.与原偏序分析模型相比,此终点集合的统计空间对DCT系数关系的分布规律有更直接的描述,并且始点集缩小,每个始点对应的终点数增加,使特征的信息熵上升,有助于分类效果.本文综合了系数间相关性较强的两个方向的统计值,采用像素裁剪重压缩进行图像校准,把待测图像与校准图像的统计概率之差作为特征.对3种代表性的DCT域隐写方法F5、MB1和Steghide进行隐写分析测试,实验结果表明:改进后的特征比原模型特征更有效,针对这3种隐写算法的检测效果,本文特征优于现有的单一模型低维特征.     

面向立体声的多源音频信息隐写

针对多音源的音频信号,提出面向立体声的多源音频信息隐写算法.该算法将音源分离技术中的二进制时频掩码技术引入到信息隐写算法中,以各分离音源为载体,采用立体声混合嵌入的方式,通过修改时频域中奇数窗的部分系数,实现隐写信息的嵌入,该算法代替了传统信息隐写算法的单源嵌入方式.实验结果显示,该算法嵌入容量较大,并能有效抵抗常见信号处理攻击、StriMark Benchmark for Audio等攻击,平均误码率小于2.80%,算法具有很好的鲁棒性.     

针对图像空域随机LSB信息隐藏的提取攻击策略

针对图像空域随机LSB信息隐藏,重点研究隐写嵌入对隐写轨迹上像素间关联性的影响,通过提取隐写密钥对应的隐写轨迹上像素多方向关联化互信息特征,在互信息值与隐写密钥间建立映射对应关系,从而在隐写密钥空间内甄别出真伪隐写密钥,最终实现提取攻击获得隐写密钥.在隐写密钥提取攻击测试中表明,本文提出的方法能够针对随机LSB替换和随机LSB匹配嵌入实现提取攻击,与现有的提取攻击方法相比具有更高的提取攻击准确率,在不同的图像集下能够保持较好的隐写密钥提取攻击效果.     

基于主分量分析的针对QIM-JPEG2000隐写的分析方法

QIM-JPEG2000作为以JPEG2000图像为载体的最新隐写术,采取设置恒域的方式,保持了小波系数的直方图,很好地抵御了基于直方图攻击的隐写分析方法.针对这种隐写术,提出了一种基于JPEG2000图像小波系数主分量分析的隐写分析方法.该算法在JPEG2000图像三级小波系数上进行主分量变换,分析主分量的统计特征在信息隐写前后的变化,提取小波系数主分量的均值、方差、斜度、峰值和熵组成特征向量,利用支持向量机进行载体图像和载密图像的分类,从而检测出JPEG2000图像是否嵌入了秘密信息.实验表明了本方法的可行性.     

基于最优脉冲和脉冲相关性的AMR自适应隐写算法

由于AMR(adaptive multimedia rate)语音在无线通信及移动互联网中的广泛应用,基于AMR压缩域的隐写算法已经逐渐出现.现有隐写算法具有明显的统计分布特性,因此其无法抵抗后继出现的多种隐写分析算法的检测.为了提高隐蔽性和统计安全性,本文提出了一种针对AMR固定码本(FCB,fixed codebook)的自适应隐写算法(简称为AFAS算法).基于AMR固定码本最优搜索原理和非零脉冲位置相关性,设计了嵌入代价函数和加性失真函数,并结合STC编码(syndrome-trellis codes)实现了AFAS算法.在12.2kb/s编码模式下,AFAS算法隐写后载密语音质量的PESQ(perceptual evaluation of speech quality)值较现有算法提高约8%;在抗隐写分析的能力方面,其平均检测错误率(TER)较现有隐写算法提高约10%.对比实验结果表明,AFAS算法较现有算法具有更好的听觉隐蔽性和统计安全性.     

一种基于辐角的加性模型隐写分析算法

图像隐写分析理论研究越来越受到重视,分析特征的有效性的理论证明已成了隐写分析不可缺少的部分.本文根据图像在加性隐写模型下,隐写图像差分直方图傅里叶变换辐角等于载体图像差分直方图傅里叶变换辐角与秘密信息差分概率质量函数PMF(probability mass function)傅里叶变换辐角之和这一理论基础,提出一种新的隐写分析算法.根据隐写前后图像差分直方图傅里叶变换辐角的差异构造极大辐角矩最低有效位MSA(max sum of arguments)作为特征,从理论上对该特征的有效性进行证明,然后对典型的加性隐写算法LSB(least significant bit)替换算法和扩频图像隐写SSIS(spread spectrum image steganography)算法进行分析,在非压缩彩色图像库UCID(uncompressed colour image database)V2标准图库下进行仿真实验.实验结果表明,本算法对加性隐写模型具有很好的检测效果.     

基于熵的视频运动矢量隐写分析算法

利用运动矢量隐写对相邻运动矢量相似性的扰乱作用,提出一种基于信息熵的视频运动矢量隐分析算法.在视频帧的滑动窗口中选取运动矢量,并分别对水平分量H、垂直分量V、方向D以及长度L等4个系数进行熵值计算以描述相似度.通过移动帧内滑动窗口位置,计算各窗口内运动矢量的熵均值矩阵,构造了16维的运动矢量HVDL特征.为了评估本文HVDL特征的表现,将HVDL与AoSO对比,对不同时期4种嵌入算法的样本进行了隐写分析实验,实验结果表明HVDL对当前安全性更高的隐写算法的检测准确率比AoSO高,且特征运行速度更快.     

一种基于小波系数动态量化的鲁棒数字水印算法

提出了一种改进的基于动态量化小波系数的鲁棒水印算法.水印通过动态量化嵌入到载体图像小波变换的高频子带上,混沌优化用于搜索嵌入水印的最大可用块数,中国剩余定理用于安全地产生动态量化参数.该算法和Lin等人提出的数字水印方案相比,不仅具有良好的隐蔽性、安全性和不可感知性,同时,算法也具有良好的抗压缩攻击等鲁棒性能.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于结构性信息的纹理合成与图像修复

纹理合成与图像修复是计算机图形学中的一个研究热点,具有广泛的应用前景．提出了一种基于结构性信息的判断纹理块匹配误差的新方法：颜色-结构差异算法．该方法同时考虑了纹理块之间颜色误差和结构误差对纹理块的相似性的影响,弥补了单纯考虑颜色误差的不足,保证了图像间结构信息的连贯性,从而确保合成后的纹理及修复后的图像在视觉上的连贯性．     

面向空气信道传播的音频信息隐写算法

基于傅立叶变换,提出了一种面向空气信道传播音频信息隐写算法.该算法选取原始音频信号傅立叶变换域中的低频系数,提取其相位角系数,并对其进行修改,将经BCH纠错编码的隐写信息嵌入,并且嵌入量较大,隐藏效果好.实验结果显示,该算法能够有效抵抗空气传播过程中的AD/DA变换攻击、空气噪声干扰攻击,以及录制后的常见信号处理攻击、约30%的重采样攻击等其他攻击,平均误码率可控制在3.5%以下,算法具有很好的鲁棒性.