图像数字水印的隐藏信息检测算法研究

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数字水印技术是一种新兴的信息隐藏技术,可以将秘密信息嵌入到数字媒体的冗余比特中去,从而达到不可见的目的。不同于密码术,信息隐藏技术的目的在于隐藏秘密信息的存在本身,因此具有更强的信息保密性和信息安全性。信息隐藏技术利用不同数字媒体本身所存在的数据冗余、人类感知器官对某些信息的不敏感性(知觉冗余)等等,将秘密信息隐藏于这些数字载体中。随着互联网和多媒体技术的发展,信息隐藏技术使得利用因特网进行秘密通信成为可能,这也为国家信息安全带来了极大的隐患。隐藏信息检测技术(Steganalysis)利用各种统计分析方法,试图揭示载体信号中秘密信息的存在,这是反秘密通信的关键一步。只有发现载体信号中嵌有隐藏信息,才能进一步开展隐藏信息的提取和破译工作。本文在研究数字水印技术及其在信息隐藏领域上的具体应用的基础上,对隐藏信息检测技术进行了深入的研究,并讨论了实现隐藏信息检测的可行性以及开发具体检测算法的方法论。进而结合理论分析与大量实验,提出了一些可以快速准确地检测出隐藏信息的存在性的算法。其中,二次常规-异常算法(QRS)在分析现有检测算法误差产生原因的基础上,对其拟合方式进行了改进,经理论推导和计算机仿真,结果证明,与其它针对LSB嵌入的现有检测算法相比,改进算法不但能够很好地改善检测性能,提高隐藏信息长度的估计准确度,而且时间复杂度也比较小,是一种可靠实用的隐藏信息检测算法。JPEG格式由于其优秀的压缩性能、较好的图像质量,以及灵活的压缩选择,成为目前数字图像传输及存储最常用的压缩格式。在选择用来隐藏信息的载体图像时,也不可避免会使用到JPEG格式图像。而由于JPEG压缩本身是一种有损压缩,其压缩过程会在图像中留下类似水印的独特记号。基于JPEG格式兼容性的检测方法即建立在此基础上,能够非常可靠地检测出载体图像原始格式为JPEG格式的含秘图像,甚至完全提取出秘密信息比特的嵌入位置与强度。本文最后研究了通用检测器,只要使用足够大的载体图像与含秘图像集合对其特征向量进行训练,通用检测器可以检测出任何隐藏方法嵌入的秘密信息的存在,无论是空间域或是变换域的嵌入方法,甚至可以发现未知的嵌入算法,因此在实际应用中具有巨大的价值。本文研究了利用支持向量机(SVM)训练分类器的通用检测算法,分析了各种从待测图像中提取出的用于分类器学习和检测的特征向量,并进一步提出一种分区域计算统计特性的方法,优化了提取特征向量的方法,是未来改善通用检测器性能的一个研究方向。
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