【摘要】：隨著現代計算機技術和網絡通訊技術的飛速發(fā)展,媒體安全與否越來越受到人們的關注。信息隱寫和隱寫分析作為信息安全領域的重要分支也得到了人們的重視,作為對立方,二者相互制約,相互促進,已經經歷了十幾年的發(fā)展。信息隱寫和隱寫分析技術在商業(yè)、情報、國家安全等方面的地位日益突出,因此信息隱寫和隱寫分析的研究對國家信息安全具有重要的意義。本文主要研究以數字圖像為載體的隱寫和隱寫分析方法,提出了一種隱寫算法和三種隱寫分析算法,包括一種LSB匹配專用隱寫分析算法,一種空間域通用隱寫分析算法和一種JPEG通用隱寫分析算法。具體如下:1、經典的LSB匹配隱寫算法以單個像素為嵌入單元,不考慮自然圖像的紋理分布。自然圖像的紋理區(qū)域具有復雜的結構特征,與平坦區(qū)域相比,自然圖像的紋理區(qū)域在結構上表現出更多的隨機性,因此將密信嵌入到紋理豐富的區(qū)域可獲得更好的安全性。在分析圖像紋理區(qū)域特征的基礎上,提出一種基于像素塊的紋理優(yōu)先的自適應隱寫算法,將密信優(yōu)先嵌入到復雜紋理區(qū)域�？紤]到相鄰像素值LSB與次低LSB之間的關系,采用多個像素值為一個嵌入單元。所設計的紋理判別準則能結合待嵌入密信長度,自適應選擇嵌入區(qū)域。針對在嵌密過程中嵌密塊可能出現的異常情況,提出一種像素值調整方案,并從理論上證明了其可行性。實驗結果表明所提出隱寫算法比LSB匹配算法、LSBMR算法和一種現有的基于邊緣優(yōu)先的自適應算法具有更高的嵌入效率。本文方法不僅對三種有代表性的空間域通用隱寫分析算法具有較強的抵御能力,還可以抵御三種有代表性的小波域通用隱寫分析算法和一種邊緣優(yōu)先的專用隱寫分析算法的攻擊。2、分析了LSB匹配隱寫算法的嵌入機制對灰度圖像直方圖的影響,提出了一種改進的基于直方圖特征函數質心的專用隱寫分析算法。鑒于自然圖像個體直方圖的差異性,提出剪切灰度圖像重要的比特位平面,用剩余的位平面重構灰度圖像,在重構后的灰度圖像上提取直方圖特征函數質心特征�？紤]到灰度鄰近像素值的強相關性,將Ker提出的二維直方擴展到另外三個方向。實驗結果顯示,從重構灰度圖像上抽取的直方圖特征函數質心特征對LSB匹配隱寫算法檢測更有效,與現存兩種主流的專用隱寫分析算法相比,改進的算法檢測精度更高。3、修改空間像素值的最低比特位是最流行的空間域隱寫方法,在分析LSB匹配隱寫算法嵌入機制對差值圖像影響的基礎上,提出了一種基于馬爾科夫網格模型(Markov Mesh Models,MMMs)模型的空間域通用隱寫分析算法。首先利用MMMs模型定義一種條件轉移概率矩陣,將條件概率矩陣的元素作為隱寫分析的特征向量。此外,利用空間鄰近像素值預測的方法從含密圖像中預測近似的載體圖像,然后將待檢圖像抽取的特征與預測后圖像抽取的特征做差值,以提高隱寫分析的檢測率。為評估所提出方法的隱寫分析能力,選擇了兩種流行的通用隱寫分析算法與本文方法做比較。實驗結果顯示,所提出的方法不僅能有效的檢測LSB匹配隱寫,還可以探測兩種新近提出的空間域紋理優(yōu)先的自適應隱寫算法。4、具有各向異性的輪廓波變換能夠更好表示圖像的邊緣及紋理特征,基于輪廓波變換對圖像稀疏表示的優(yōu)良性質,提出了一種基于輪廓波變換的JPEG圖像通用隱寫分析算法。提出的方法抽取了輪廓波變換高頻子帶系數、高頻子帶噪聲殘差、高頻子帶特征函數高階統計特征,并利用SVM對JSteg、Jphide、F5、Outguess等隱寫算法的不同嵌入率進行分類和檢測。與以往算法以及一種離散小波隱寫分析算法相比,提出的方法對四種經典的JPEG圖像隱寫方法有較好的探測能力。此外,本文隱寫分析方法對新近提出的兩種空間域邊緣自適應隱寫方法也具有一定的檢測能力。
【圖文】：

[64]直觀的評估隱寫分析的探測能力。ROC 曲線是在不同虛警率時的正確檢測值，圖 1-5 顯示 ROC 曲線平面圖。從式（1-2）可以看出，當 時，，點( , )的值全落在圖 45 度主對角線上，此時在一定的虛警率下的全局檢測率為 50%，則認為隱寫分析檢測器是隨機猜想[64]。圖 1-5 檢測器 ROC 曲線平面圖圖 1-6 描述了一個代表性的五類分類 ROC 曲線圖[67]。從圖中可以看到第一類的ROC 曲線最靠近左上角而遠離主對角線（遠離隨機猜想），所以第一類的分類效果最好，而第五類的 ROC 曲線最靠右下距離主對角線最近，?

Lena圖像及其位平面分解圖
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP309

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

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相關博士學位論文 前4條

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本文編號：2568047