论文题目: 信息隐藏的安全性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 郭云彪
导师: 张春田,尤新刚
关键词: 信息隐藏,安全性,隐蔽通信,图像复杂度,信息隐藏分析
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 信息隐藏技术以“隐匿秘密通信存在”的方式来保护通信的安全,是一种新型的信息安全保护方式,在围绕其核心——安全性问题的研究与应用中必须要做到“知己知彼”。本文正是从这一角度出发,通过系统地总结和分析信息隐藏实质问题,分别从信息隐藏理论模型、信息隐藏的评价体系、信息隐藏的攻击检测及具体安全技术实现四个方面对信息隐藏的安全性进行了研究,取得了下列研究成果和技术创新。首先,对信息隐藏安全的基础——理论模型与系统框架进行研究。在总结前人工作的基础上,对信息隐藏模型进行了数学描述,基于信息论对信息隐藏的不可感知性与鲁棒性进行了定性分析,并在博弈条件下定量地估计了隐藏容量;同时,提出了广义信息隐藏的概念,基于感觉冗余的信息隐藏技术机理,指出了感觉冗余的本质是客观信息表述与主观信息感受不一致的问题,信息隐藏的安全实现取决于信息记录系统与信息感知系统的竞争。第二,研究了信息隐藏安全的“知己”问题——信息隐藏的评价体系。在分析信息隐藏主、客观评价方法的基础上,指出了采用峰值信噪比评价信息隐藏性能上的缺陷,提出了一种距离失真评价与复杂度评价相结合的信息隐藏客观评价方法,给出相应的复杂度度量方法,采用图像位平面的信息熵作为图像复杂度测度。研究了随机序列游程统计规律,并给出理论推导,利用图像位平面的游程统计规律与随机序列游程统计规律的接近程度来定量地描述了图像复杂度,从实际应用的角度分析了其合理性。第三,研究了信息隐藏安全的“知彼”问题——信息隐藏技术的攻击检测。探讨了信息隐藏的各种攻击模式与典型的攻击方法,指出目前安全的信息隐藏技术是建立在对攻击方法规避的策略上实现的。分析了绝对安全的信息隐藏系统实现的可行性,在已知载体攻击条件下提出了安全的信息隐藏范式,制定了合理的实现方案,通过平均误差控制隐藏处理,使嵌入失真模拟扫描噪声的不确定性,引入形态学滤波进行快速实现,采用矩阵编码缓解不可感知与容量之间的矛盾。第四,研究安全对抗技术的实现问题,总结了当前二值图像信息隐藏方法的优劣,实现了两种二值图像信息隐藏分析方法,利用形态学滤波的方法对分块二值图像信息隐藏算法进行了分析,并估计相应的嵌入容量。利用马尔科夫链描述了基于传真隐藏算法的游程统计规律变化情况,根据建立的模型对该算法进行了检测,实现了相对准确的嵌入量估计。论文最后在总结本文研究成果的基础上,对信息隐藏研究进行了展望。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
前言
研究背景
本文的章节安排
第一章 信息隐藏研究综述
1.1 信息隐藏的发展与现状
1.2 信息隐藏技术的分支与基本属性
1.2.1 信息隐藏的分支
1.2.2 信息隐藏技术的基本属性
1.3 数字水印
1.3.1 数字水印的技术模型
1.3.2 数字水印的分类与应用
1.4 信息隐密
1.4.1 信息隐密的技术模型
1.4.2 典型数字图像信息隐密算法
1.5 数字水印与信息隐密的关系
1.6 信息隐藏的基础理论
1.7 信息隐藏的性能评价体系
1.8 信息隐藏的攻击检测
1.9 本文的主要研究内容
第二章 信息隐藏基本理论和模型
2.1 引言
2.2 关于SIMMONS模型
2.3 信息隐藏模型的数学描述
2.4 信息隐藏的信息论描述
2.5 用相对熵来描述信息隐藏安全性
2.6 在博弈条件下信息隐藏容量的估计
2.7 广义信息隐藏的理论与模型
2.7.1 信息隐藏理论存在的问题
2.7.2 客观表述信息与主观感受信息并不一致
2.7.3 信息感知系统与信息记录系统
2.7.4 信息隐藏技术的机理
2.7.5 用广义信息隐藏机理解释图像信息隐藏
2.7.6 广义信息隐藏的安全性问题
2.7.7 广义信息隐藏技术模型
2.8 本章小结
第三章 关于信息隐藏的不可感知性评价
3.1 信息隐藏的性能评价方法的研究
3.1.1 主观评价
3.1.2 客观评价
3.2 峰值信噪比作为信息隐藏评价指标的缺陷及改进
3.2.1 峰值信噪比作为评价指标的缺陷
3.2.2 修正的峰值信噪比评价方法
3.2.3 基于分块的峰值信噪比评价方法
3.3 图像复杂度评价的研究
3.3.1 基于图像复杂度评价方法的研究
3.3.2 以图像黑白像素变化频率度量图像的复杂度
3.3.3 根据游程统计规律度量的图像复杂度定义
3.3.4 随机序列游长统计规律研究
3.3.5 图像复杂度研究的应用意义
3.4 本章小结
第四章 信息隐藏的对抗性研究及安全的信息隐藏的实现
4.1 信息隐藏的攻击模式
4.1.1 密码分析的攻击类型
4.1.2 信息隐藏的攻击类型
4.2 典型的信息隐藏检测手段
4.2.1 LSB信息隐藏分析
4.2.2 JPEG信息隐藏分析
4.2.3 通用分析方法
4.3 针对信息隐藏攻击的规避策略
4.4 安全的信息隐藏范式
4.4.1 安全隐藏范式的理论基础
4.4.2 一种安全的信息隐藏范式
4.4.3 安全信息隐藏范式在二值图像上的实现方案
4.4.4 基于形态学滤波的安全隐藏快速实现
4.4.5 实验结果
4.5 本章小结
第五章 二值图像的信息隐藏攻击检测
5.1 二值图像信息隐藏的研究现状与特点
5.1.1 分块隐藏方法
5.1.2 游程修改嵌入方法
5.1.3 文字特征修改法
5.1.4 边界修改法
5.1.5 基于半色调图像的嵌入算法
5.1.6 文本行移位、文本字符移位隐藏算法
5.1.7 二值图像信息隐藏的特点
5.2 分块嵌入的二值信息隐藏检测算法研究
5.2.1 二值图像隐藏分析算法设计
5.2.2 利用形态学的方法进行原始图像的预测
5.2.3 嵌入量的估计
5.2.4 实验结果
5.3 传真图像信息隐藏检测算法研究
5.3.1 基于传真的信息隐藏方法——游程修改法
5.3.2 信息隐藏算法对游程统计规律的影响
5.3.3 用低通滤波对原始图像的统计特性进行预测
5.3.4 嵌入长度的估计
5.3.5 实验结果
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作的总结
6.2 信息隐藏研究的展望
参考文献
发表论文参加科研及获奖情况说明
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
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