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基于统计特征分析的图像及视频隐写分析技术研究

武嘉  
【摘要】:自上世纪90年代起,信息隐藏逐渐成为信息技术领域一大研究热点,信息隐藏的目的是为了掩盖机密信息存在的事实,隐写分析则是在已知或未知嵌入算法的情况下,从观察到的数据检测判断其中是否存在秘密信息,隐写术与隐写分析共同构成了信息隐藏技术中矛与盾的关系,相互制约,互为动力。本文以基于图像和视频的隐写分析技术为研究内容,总结了原始图像的统计特征分布,并对原始图像类型进行分类,在此基础上提出了针对BPCS隐写的隐写分析算法,针对改进型BPCS隐写的隐写分析算法,针对MSU视频隐写工具的隐写分析算法。本文工作主要包括以下4个方面: 1.对原始图像和视频文件帧数据进行分析,重点研究了原始图像各位平面相邻像素的相关性分布特点和原始图像位平面中01像素的统计特征,同时结合现有基于视觉统计特性和复杂度分布的图像和视频隐写算法,参考其特征量统计方式,总结了各类图像和视频帧的统计特征分布规律,为隐写分析提供理论依据; 2.提出一种针对BPCS(位平面复杂度分割)隐写的隐写分析算法,BPCS隐写算法由于引入了复杂度分割标准,使现有的隐写分析算法检测失效.为实现对BPCS隐写的有效检测,文章分析了图像复杂度直方图在像素块替换前后的变化,针对载密图像的位平面复杂度直方图出现明显的不连续点,定义了直方图不连续性测度,并提出了改进的检测算法,与已有算法相比,该算法虚警率与漏检率降低20%以上,并且易于实现,有利于实现实时检测; 3.提出一种针对ABCDE(基于位平面复杂度运算的隐写算法)隐写的隐写分析算法,改进BPCS算法对图像位平面的像素块定义了新的复杂度标准,相比原始复杂度计算方法能够更好的区分图像中的高复杂度区域,实现大容量的信息隐藏。本文分析了改进的图像复杂度直方图在像素块替换前后的变化,针对载密图像的位平面复杂度直方图出现明显的不连续点,定义了直方图不连续性测度,并提出了全新检测算法,该算法具有虚警率与漏检率低,且易于实现的特点; 4.提出了一种针对MSU视频隐写软件的隐写分析算法,MSU是由莫斯科大学开发的基于AVI视频的隐写软件,该软件支持多种编码格式,应用广泛,但其并未公开使用的隐藏算法和源程序,本文分析了大量经过MSU隐写的视频文件,对MUS隐写引起的棋盘状效应进行了深入分析,针对MSU隐写对32×32复杂度分割小块和16×16复杂度分割小块造成的不同影响,提出了横向不连续性测度和纵向不连续性测度的计算方法,可有效实现对MSU隐写的隐写分析。


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