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基于图像频域的信息隐藏及检测技术研究

作　者: 王舰
导　师: 汤光明
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 军事装备学
关键词: 信息隐藏隐藏检测频域系数模型小波变换离散余弦变换
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

信息隐藏是网络时代信息安全领域的一个研究热点。信息隐藏是实现隐蔽通讯的技术,隐藏检测是探测隐藏信息、破坏对手隐蔽通信的技术。研究隐藏技术对保持己方通信安全非常重要,研究检测技术对防止机密数据通过隐藏载体泄漏、消除对方隐蔽信道非常重要。在以广泛应用的图像基础上,结合其数学变换技术和系数模型,展开深入研究。在隐藏检测方面:论文研究和提出了图像频域类的隐藏检测算法。在图像频域隐藏方面:论文改进了DCT域的F5隐藏算法;设计了小波域的安全隐藏算法。主要的研究成果和工作为:1.图像频域隐藏检测研究首先对频域理论进行了研究,在深入分析小波域和DCT域系数模型的基础上,推导了隐藏前后模型参数的变化,并证明了再嵌入方法的可行性;而后提取频域系数模型参数和频域系数随机度度量值,并应用再嵌入方法形成特征,最后使用非线性分类器方法进行识别检测,实现了对图像频域类隐藏的有效检测。2.F5频域隐藏算法分析及改进首先结合图像DCT交流系数的直方图特性,分析了F5隐藏算法和F5检测原理,F5隐藏后含密图像直方图发生收缩现象,这也是F5检测能有效实施的原因。因此,论文从理论上证明了能缓解收缩现象的方法,根据该方法设计了F5改进算法;最后对改进算法的直方图保持进行了分析,并利用F5检测对改进算法进行了攻击实验,实验结果表明,改进算法能够消除F5的收缩现象,具有较好的安全性。3.图像小波域隐藏算法研究提出基于矩阵编码和统计特性保持的小波域信息隐藏算法。首先利用矩阵编码技术最大可能的降低嵌入过程对小波系数的修改,采用奇偶隐藏信息嵌入法抵抗攻击检测,并对嵌入后高频系数进行了统计量修正,使算法具有较好的不可感知性和统计保持特性;通过随机选取嵌入位置隐藏信息增强了算法的抗提取性。算法分析和实验表明,算法具有较好的统计特性,能够有效抵抗频域检测。最后,总结本文的工作,并对图像频域的隐藏和检测技术发展进行了展望,指出将来的研究方向。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10
  1.3 论文结构安排  10-12
第二章信息隐藏和检测技术  12-19
  2.1 信息隐藏及检测模型  12-13
    2.1.1 信息隐藏过程  13
    2.1.2 隐藏检测过程  13
  2.2 图像频域信息隐藏及检测  13-18
    2.2.1 概述  13-14
    2.2.2 图像频域信息隐藏原理  14-15
    2.2.3 图像频域信息隐藏研究现状  15-16
    2.2.4 图像频域隐藏检测研究现状  16-18
  2.3 本章小结  18-19
第三章图像频域隐藏检测  19-45
  3.1 小波变换系数模型  19-26
    3.1.1 小波变换  19-21
    3.1.2 图像正交小波分解  21-24
    3.1.3 图像小波系数分布模型  24-26
  3.2 离散余弦变换系数模型  26-29
    3.2.1 离散余弦变换  26
    3.2.2 DCT变换域系数分布模型  26-29
  3.3 再嵌入方法的理论和证明  29-31
  3.4 频域特征的提取  31-37
    3.4.1 频域特征选择的基本思路  31-32
    3.4.2 特征有效性分析  32-33
    3.4.3 频域系数模型参数的特征提取  33-35
    3.4.4 频域随机特征的度量和提取  35-37
  3.5 分类识别和检测  37-40
    3.5.1 费希尔分类算法  37-38
    3.5.2 支持向量机  38-40
    3.5.3 分类器选择  40
  3.6 检测算法流程及形式化描述  40-42
    3.6.1 隐藏检测算法流程  41-42
    3.6.2 隐藏检测形式化描述  42
  3.7 实验结果及分析  42-43
  3.8 本章小结  43-45
第四章 F5频域隐藏算法分析及改进  45-54
  4.1 F5频域隐藏算法分析  45-47
    4.1.1 图像频域DCT系数的特性  45
    4.1.2 F3频域隐藏算法  45-46
    4.1.3 F4频域隐藏算法  46
    4.1.4 图像频域F5隐藏算法  46-47
  4.2 F5频域隐藏算法的检测  47-49
    4.2.1 预测图像生成  48
    4.2.2 直方图修改分析  48-49
    4.2.3 预测信息长度  49
  4.3 F5频域隐藏算法改进  49-52
    4.3.1 算法改进基本思想和方法  49-51
    4.3.2 改进后F5算法描述  51-52
  4.4 改进算法直方图特性保持分析  52-53
  4.5 实验结果分析  53
  4.6 本章小结  53-54
第五章图像小波域隐藏算法  54-67
  5.1 小波域信息隐藏优势  54-56
  5.2 小波域隐藏算法基本思想  56-57
  5.3 嵌入位置选择  57-58
  5.4 矩阵编码  58-59
  5.5 隐藏规则  59-60
  5.6 统计量修正  60
  5.7 小波域信息隐藏算法实现  60-62
    5.7.1 隐藏主要步骤  60-61
    5.7.2 隐藏算法描述  61-62
    5.7.3 隐藏信息提取步骤  62
    5.7.4 隐藏信息提取描述  62
  5.8 实验结果和分析  62-66
    5.8.1 小波域统计特性分析  62-64
    5.8.2 含密图像质量评测  64-65
    5.8.3 频域检测算法攻击评测  65-66
  5.9 本章小结  66-67
第六章总结和展望  67-69
  6.1 论文工作总结  67
  6.2 工作展望  67-69
参考文献  69-72
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  72-73
致谢  73

基于图像频域的信息隐藏及检测技术研究

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