生成对抗网络在图像隐写中的应用

针对传统图像隐写方法面临的安全威胁日益严重的问题,按照基于载体修改、载体选择和载体合成的3类方法介绍生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)在图像隐写领域的研究进展,根据不同类型隐写方法的特点,分析当前基于GAN的图像隐写方法的基本思路,阐明GAN的作用、模型实现以及特点。最后总结了将GAN应用于图像隐写中的优势及发展趋势,为图像隐写方法的发展提供可借鉴的思路。     

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Kerckhoffs原则的图像隐密算法

针对图像隐密算法中加密秘密信息的问题,将Kerckhoffs原则应用到图像隐密算法中.在对比密码技术和隐密技术的异同点的基础上,分析了在图像隐密算法中使用Kerckhoffs原则的重要性,通过使用掩护图像集,将秘密信息分散隐藏在掩护图像集合的某个子集中,从而减少含密图像被攻击者发现的几率,并且在算法中使用加密手段抵抗密码分析者的攻击.分析表明,本文提出的基于Kerckhoffs原则的图像隐密算法可以提高隐密的安全性,保证秘密信息不被攻击者获得.     

基于多线性映射的可公开验证加密方案

为提高可公开验证加密方案的安全性,提出一种标准模型下基于多线性映射的可公开验证加密方案.通过用户公钥验证密文中陷门的合法性,结合多线性映射性质实现可公开验证,使用一次签名算法提升方案的安全性,并进行了安全性证明.分析结果表明,该方案是标准模型下选择密文攻击安全,不需要用户的私钥就能对密文进行验证,在安全性上有很大提高.     

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.     

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.