基于净图描述的通用隐藏信息检测技术的研究

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随着信息隐藏技术迅速的发展,网络上出现很多隐写算法及软件,为不法分子传输非法秘密信息提供了便利,成为网络信息安全的重要隐患之一。而现有检测技术以干净图像与掩密图像两类样本为研究对象,泛化能力不强。如同密码学中破译学滞后于编码学一样,隐藏信息检测技术滞后于隐写技术。 本文从干净图像着手,研究基于净图特征描述的通用隐藏信息检测技术。而JPEG图像压缩率高,编码量少,成为网络传输是最为普遍的图像,也是最为普遍的掩密载体。因此,基于JPEG图像的隐藏信息检测技术是本文的研究重点。 1).基于图像内容的净图描述方法。在隐写分析领域,图像的来源在一定程度上制约着检测的精度。具体是什么样的图像,比如质量因子,大小,数码相机的还是计算机合成的,以及内容属于风景的还是人物的等,这对于检测准确率的判断很关键。因此按不同内容将干净图像分为人物、自然风景、建筑和其它四类,然后从SNR特征、PSNR特征、GPC特征和高阶统计量特征几个方面定量地对干净图像进行系统的描述。 2).基于JPEG净图格式结构特征的定性描述。从JPEG图像压缩原理开始了解JPEG文件的存储格式,详细地描述了各种JPEG净图的头文件结构,以及其标志性的信息,如各种数码相机拍摄的图像、各种手机拍摄的图像、各种图像处理工具处理过的图像等,这些干净图像中有的表现在标志性的信息在格式结构中出现,有的则表现在段结构严格按照某一次序排列的。而这些干净图像经某一隐写软件或工具隐写后,要不其标志信息消失,要不其段结构次顺发生变化。因此,利用这些特征的变化可以达到隐藏信息检测的目的。 3).基于图像的纹理特征和IED特征的定量描述。根据图像经隐写软件或工具隐写后,得到的掩密图像,其像素间相关性减弱的特性。通过提取干净图像纹理特征和IED特征,用高维特征向量形式来表述纹理特征和IED特征,对干净图像进行全面地、完整地定量描述,又经过降维处理,解决了维数灾难问题,提高了检测速度。 4).基于JPEG图像的DCT系数的统计模型的定量描述。在隐写分析领域,国内外已有很多学者对JPEG图像的DCT系数统计分布模型进行过研究。根据数据的统计特征,系统地描述了JPEG净图DCT系数的S α S模型。S α S模型具有足够的柔韧性,随着特征指数α改变,其分布形状就会改变。图像纹理细节细密程度与特征指数Q呈反比例关系,对于纹理细节细密的图像,其特征指数α偏小,对于具有平滑区域的图像,其特征指数α偏大。根据Sα S分布模型的特点,应用Bhattacharyya距离与吻合度的比值作为JPEG干净图像的定量描述。 5).基于图像的梯度能量和DET系数能量的攻击定量描述。从梯度能量和DCT系数能量两个方面着手研究,空域格式图像采用梯度能量特征,及其经平滑攻击后得到的梯度能量比特征,来进行攻击定量描述净图。因为在相同的条件下,掩密图像的梯度能量比总是比干净图像的梯度能量比大,因此,用这两特征来描述空域净图是合适的:DCT格式图像采用DCT系数能量特征、经再压缩后得到的DCT系数能量差特征,来描述DCT域净图特性。因为在同种图像中,掩密图像的DCT系数能量差特征总是比净图DCT系数能量差要大,因此,用这两个特征来定量描述DCT域净图也是适合的。 6).基于特征特点的一类分类器设计。世界上不可能存在万能分类器,只有根据特征特点设计与之相适应的分类器,才能获得好的分类效果。因此,本文根据不同特征的特点,设计了不同的一类分类器。通过测试实验,实验结果表明了本文提出的方法具有良好的检测性能。
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