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數字圖像隱寫檢測關鍵問題研究

 
【摘要】:如何實現隱密載體的可靠檢測,具有重要的現實意義和理論價值。十幾年來,研究者們在隱寫檢測方面已經取得了許多優秀的研究成果,但仍有許多問題亟待研究和解決。本文主要開展數字圖像隱寫檢測方面的研究,全文共八章,分三部分。主要包括: 一、背景知識及國內外研究進展方面。從應用背景和技術背景闡述了隱寫與隱寫檢測的現實意義和理論價值;簡要介紹了信息隱藏的基本概念、模型及研究概況;詳細闡述了圖像隱寫檢測方面的研究進展。 二、圖像特定隱寫檢測研究方面。運用替換隱寫所確立的像素對固定更改模式,提出了空域最低兩位平面(LTSB)替換隱寫和最低多位平面(MLSB)自適應隱寫檢測方法;基于DCT系數直方圖相對熵,給出了頻域F5隱寫的信息嵌入比率估計算法。其中: 1、針對空域LTSB替換隱寫,通過分析圖像相鄰像素對集合在隱寫前后的變化,發現了自然圖像隨隱寫變化的統計規律。在此基礎上,基于相似三角形原理,給出了空域LTSB替換隱寫信息比率估計算法。實驗表明,該算法能較為準確地估計LTSB隱寫信息比率,克服了現有檢測算法在嵌入率較高情況下出現的病態問題。 2、針對空域MLSB自適應隱寫,提出了基于特定區域和像素對分析的自適應隱寫信息比率估計的一般方法;以非平坦區域為特定區域,給出了基于MBPIS(Multiple Bit Planes Image Steganography)自適應隱寫的特定區域選取和隱寫信息比率估計算法。實驗表明,算法能較為準確地估計MBPIS隱寫圖像中各位平面隱寫信息比率。 3、針對頻域F5隱寫,首先,基于校準待檢測圖像估計原始圖像,并計算嵌入率為p的隱寫圖像系數直方圖;然后,基于待檢測圖像和隱寫圖像系數直方圖的相對熵,得到隱寫圖像系數更改比率,并將該更改比率視為待檢測圖像系數更改比率的估計;最后,根據更改比率估計和待檢測圖像,修正原始圖像直方圖,并給出隱寫信息比率估計算法。實驗表明,相比現有典型檢測算法,給出的新算法具有更高的估計精度。 三、通用盲檢測算法及特征比較分析方面。從隱寫檢測算法設計和隱寫盲檢測特征比較分析兩個方面進行了研究。在算法研究方面,從多域特征的角度,給出了原始圖像、PS類圖像和隱寫圖像分類的多種盲檢測算法;從時頻分析的角度,給出了基于完全小波包分解、基于最優小波包分解的多種盲檢測算法。在特征比較分析方面,基于小波系數多種子帶,對PDF(概率密度函數)矩、CF(特征函數)矩等特征進行了比較,給出了在不同子帶中兩類特征優劣的理論依據。其中: 1、基于多域特征綜合的通用盲檢測。首先,提出了一種基于多域特征綜合的原始圖像與非原始圖像、PS類圖像與隱寫圖像、不同隱寫類圖像間的分類算法架構。其次,設計并實現了基于空域像素、DCT系數和小波子帶系數相關統計量為特征的盲檢測算法,基于小波域特征聯合的PS類圖像與隱寫圖像的分類算法,基于空域相鄰像素對偏離度的LSB替換與LSB匹配隱寫圖像分類算法。實驗表明,架構提高了隱寫檢測的實用性,算法具有更高的檢測正確率和通用性。 2、基于優化時頻分析的隱寫通用盲檢測。從優化時頻分析的角度探討了特征提取源的構造。基于既無冗余、又無疏漏的完全小波包分解對圖像進行時頻分析,給出了基于完全小波包分解的盲檢測算法;基于圖像不同的最優小波包分解結構,自適應地選擇訓練特征,給出了三種不同的基于最優小波包分解的盲檢測算法。實驗結果表明,與現有的典型盲檢測算法相比,新算法具有更高的正確檢測率和更好的通用性。 3、特征比較分析。從現有文獻關于PDF矩在小波系數對數預測誤差子帶優于CF矩的實驗結論出發,對小波系數預測子帶、小波系數預測誤差子帶、噪聲小波系數子帶、小波系數對數預測誤差子帶中CF矩和PDF矩隱寫前后的變化趨勢進行了分析。給出了基于前三種子帶,提取CF絕對矩特征用于隱寫檢測比PDF絕對矩更優的理論依據;基于特征提取源在隱寫前后均服從0均值高斯分布的條件,給出了CF絕對矩總是優于PDF絕對矩的一般結論;針對小波系數對數預測誤差子帶CF矩和PDF矩的優劣問題,給出了CF矩和PDF矩的表示形式,針對PDF矩是一個Lerch(拉爾赫)超越函數,難以定量分析的困難,基于拉爾赫超越函數可用多項式以任意精度逼近的特點,給出了在有限精度下一階PDF矩優于CF矩的結論。 最后,對全文工作進行了總結,并對下一步的研究方向進行了展望。
【學位授予單位】:解放軍信息工程大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2010
【分類號】:TP391.41

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【引證文獻】
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中國博士學位論文全文數據庫 前4條
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