基于污染数据分析的一种隐写分析方法

论文摘要

本文通过对一类基于静止图像空间域上最低有效比特位（LSB）替换的信息伪装算法的深入研究,利用概率统计的知识和图像处理的方法,提出了一种基于污染模型的唯载密图像的检测方法。此方法不仅可以有效地检测出连续或随机间隔替换算法下所嵌入秘密消息的存在性,并可精确地估计出秘密消息的长度。 基于版权保护和保密通信的需要,人们对信息安全的要求日益增加,使得信息隐藏技术已经成为网络信息安全领域的一个重要研究方向。由于民用加密算法的强度受到了政府的限制,以及密码术利用序列的随机性对抗攻击,本身具有容易引起攻击者注意的局限性,所以人们不再将通信安全完全依靠于密码术,转而投入到对隐写术的研究和应用。但这一技术同样会被罪犯和恐怖分子所利用。因此,如何有效地监控和检测网络中传递的秘密消息,对于防止犯罪、保障国家安全具有非常重要的现实意义。 本文在分析了以静止图像空间域LSB为载体的隐写方法的几种攻击算法的基础上,基于污染模型的思想,提出了一种新的隐写分析方法。该方法视被替换的LSB为污染点,将载密图像中像素值为奇数的像素点分为修改过和未修改的两部分,把经过处理后获得的噪声数据看成来自污染分布的样本。四组噪声数据的均值在秘密消息嵌入前后发生了规律性的改变,于是建立统计量r将这种变化优势量化,确定了载密图像的判别阈值,从而可以快速有效地检测出图像中是否嵌有秘密消息。由于此算法与嵌入的具体方法无关（无论是连续嵌入还是随机间隔嵌入）,因此对这一类隐写算法的攻击都是有效的。 文章的第二部分通过对此算法进行详细的理论分析,找到了数量值R与秘密消息嵌入率q之间的函数关系q=1/（1+R）。因此该方法不仅可以对载密图像实施有效检测,同时还可以精确地估计出嵌入的秘密消息的长度。本文还对嵌入率估计存在的误差进行了分析,并给出了具体的修正方法。 文章的最后还给出了此算法与经典RS检测算法和PS检测算法的比较,发现其整体性能有了一定的提高,在某些方面要优于RS和PS算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 信息隐藏技术
• 1.3 论文内容安排安排
• 第二章 基于污染模型的图像检测方法
• 2.1 基于图像空域 LSB替换的隐写术
• 2.2 隐写分析技术
• 2.2.1 基于卡方检验的检测算法
• 2.2.2 RS检测算法
• 2.2.3 PS检测算法
• 2.2.4 基于差分直方图分析的检测算法
• 2.2.5 其它检测算法
• 2.3 污染模型
• 2.4 检测算法的描述
• 2.4.1 符号说明
• 2.4.2 方法描述
• 2.4.3 实验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 算法的理论分析及秘密消息的长度估计
• 3.1 检测算法的理论分析
• 3.2 估计秘密消息的嵌入比例
• 3.3 误差分析
• 3.4 性能比较与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 总结与进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A: 攻读硕士学位期间论文完成情况
• 附录B: 参加学术会议交流情况