基于JPEG图像的信息隐藏算法研究

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信息隐藏是当前信息安全领域研究的重要课题,随着近些年来计算机技术、多媒体技术,互联网技术的发展,信息安全问题日益重要,而作为信息隐藏技术在隐秘通信方面重要应用的现代数字隐写技术正在得到国内外研究人员的广泛重视,其相关的理论与算法正在不断发展和完善。JPEG图像由于其高压缩率和良好的图像质量,在日常生活及互联网中被广泛使用。因此以JEPG图像为载体的信息隐藏算法吸引众多专家学者的研究热情。本文首先讨论分析了以JPEG图像为隐写载体的四种典型隐写算法Jsteg、OutGuess、F5、MB,然后在此基础上展开研究,侧重研究能够更好地保持JPEG图像统计特性,具有更强抗隐写分析能力的JPEG图像隐写算法。研究内容及主要研究成果如下:1.在对基于量化表修改的隐写算法分析和研究的基础上,针对IQTM-F5算法在高嵌入比情况下DCT系数直方图统计特性会被破坏的不足,采用新的信息嵌入策略,提出一种保持JPEG图像DCT系数直方图统计特性的F5隐写算法。实验表明,该算法能够取得与IQTM-F5算法近似的信息隐藏容量和嵌入效率,同时隐秘图像具有更高的图像质量和更强的抗直方图统计分析攻击能力。2.研究了STC编码方法的基本原理及实现流程,并结合这种编码方法提出了一种新的针对JPEG图像的隐写算法。新算法在采用STC隐写编码提高嵌入效率的同时,通过控制低频部分用于信息嵌入的绝对值为1的DCT系数比例来保持DCT系数直方图统计特性。实验结果表明,提出的新算法与Jsteg、F5算法相比,不仅可以实现更大的信息隐藏容量和更高的嵌入效率,而且隐秘图像具有更好的图像质量和抗直方图统计分析能力。3.将隐写编码的湿度级模型和STC编码进行融合,提出了湿度级STC编码方法。针对JSTC方法嵌入策略中的不足,结合湿度级STC编码方法,提出了一种抗盲检测的高安全性JPEG图像隐写算法。该算法放弃在直流DC系数中嵌入信息,同时利用湿度级STC编码为来自不同频带的DCT系数的最低有效位(LSB)设置不同级别的代价因子(即湿度级),约束变化的DCT系数集中在低频和中频带,最小化信息嵌入对隐秘图像的影响。实验数据表明,该算法与JSTC、Jsteg、F5、MB算法相比具有更强的抗盲隐写分析能力。在嵌入率为0.1bpnc的情况下,使用当前性能比较优异的盲隐写分析算法对其进行盲检测,可以达到的最高检测率仅为54.35,接近不可检测。
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