数字图像认证与隐形信息检测

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隐写术主要研究如何将隐秘信息隐藏于正常载体中,它是实现隐秘通信的主要技术手段之一。隐写分析的目的是检测数字媒体中是否存在隐秘信息。本文研究了基于图象特征和基于攻击技术的隐写分析算法,用一类分类器提高了检测算法的通用性,提出了在特定条件下对隐秘信息的定位检测算法。 随着多媒体技术和网络技术的迅速发展和普及,对数字媒体的完整性及内容的真实性认证显得日益重要。目前,多媒体编辑软件已经广泛普及,利用这些软件很容易对数字媒体进行篡改,使得对数字媒体内容的完整性提出质疑。本文研究自嵌入及半脆弱数字水印,其目的是利用数字水印技术对一幅数字图像的完整性进行验证,如果发现图像被篡改,应对篡改区域进行定位,并对篡改区域尽可能的修复。本文的创新之处总结如下: (1)对小波域水印的嵌入方式进行了研究,提出将水印应嵌入到一组小波系数的均值上的观点。因为,小波系数的均值比单个小波系数有更强的稳健性。通过实验验证了这个观点的正确性。 (2)根据上术研究成果,实现了小波域半脆弱水印算法,该算法能识别常规操作和恶意篡改操作,并能对篡改区域准确定位。 (3)对JPEG图像DCT系数量化值进行了统计分析,根据交直流系数绝对值的概率分布情况,设计了更为合理的DCT低频系数的编码位长表。 (4)设计了分组编码方法,对出现概率大的系数,分配短码,而对出现概率小的系数分配长码。这种编码方式比等长编码方式在编码效率方面有了很大的提高。 (5)针对JPEG图象设计了自嵌入、自恢复算法,它不但能检测和定位对图像的篡改,而且能近似地恢复被篡改的内容。 (6)根据JPEG图像DCT系数的分布特点,设计了针对JPEG图像的隐写分析算法,理论上分析了算法的正确性,试验验证了算法的有效性。 (7)根据差分图像直方图的特点设计了隐写分析算法,它不仅适用于JPEG图像,也适用于非压缩图像格式。 (8)提出先攻击、后检测的解决方案。应用一类分类器进行隐形信息的检测,从原始图像中提取特征,以这些特征为训练样本,求解出包围这些样本且体积尽可能小的超球体。特征点落在超球体外面的对象,可认为其内部含有隐形信息。由于在设计分类器时没有考虑具体的信息隐藏算法,因此,该方法从根本上解决了以往检测方法通用性差的问题。 (9)设计了两个攻击算法:①小波门限去噪攻击算法,小波门限是根据不同子带小波系数的统计特性计算得出的,不同的子带,小波去噪门限也不同;②设计了DCT域量化去噪攻击算法。 (10)提出一种在特定条件下识别隐秘信息嵌入位置的方法,首先从含秘图像提取JPEG的质量因子,根据含秘图像和质量因子推导出原始图像的像素信息,比较含秘图像与原始图像的差异就可识别出隐秘信息的嵌入位置。
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