基于双层湿纸嵌入的自适应图像隐写算法

为了提高隐写系统抗统计检测的能力,对影响隐写算法统计安全性的因素进行了分析,得出减小载密图像统计失真的3条途径。以此为基础,提出一种基于双层湿纸嵌入的图像自适应隐写算法。该算法根据邻域相关性,选取局部环境噪声强的像素作为嵌入对象,利用“湿纸码(WPC)”在其最低有效位及次低有效位嵌入秘密信息。对未压缩图像库的实验表明,该方法比现有算法具有更好的抗统计检测性能。     

Canny-Gauss通用域图像隐写算法

自适应图像隐写算法是一种以图像为载体,通过手工设计嵌入失真代价,指导隐写码在图像载体中嵌入秘密消息的信息隐藏算法.长期以来,这类算法将秘密消息尽可能隐藏在图像纹理更深更复杂的位置以对抗基于富特征的隐写分析检测.然而,伴随着深度学习在隐写分析领域的快速发展,人工设计的自适应算法受到严重挑战.此外,基于加性失真的隐写编码在嵌入消息时,复杂纹理向边界聚集所产生的统计异常问题也亟待解决.因此,本文总结了各类人工失真代价的优势和不足,归纳出当前自适应算法在空域的设计范式,并结合UNIWARD在各嵌入域的转换规则,提出基于嵌入失真代价ρ的通用域隐写转换公式.然后,从隐写嵌入失真代价与图像纹理稀疏关系的角度出发,以Canny算子划分纹理、Gauss模糊缩放轮廓、AutoML搜索阈值的方式,提出了一种通用域隐写算法Canny Gauss.实验结果表明,本文所提通用域隐写转换公式能够有效应用于现有主流算法.同时,在UNIWARD所有可行嵌入域中,本文所提算法表达出更高嵌入失真代价稳定性和隐写隐蔽性,在第三方权重加持下的深度隐写分析表现与UNIWARD相比至少提升2.6%、最高提升14.6%.这为自适应隐...     

针对LSB匹配隐写的图像复原隐写分析

最低有效位(LSB)匹配隐写是目前图像隐写分析的难点和热点之一.为了提高针对LSB匹配隐写的隐写分析算法性能,将图像退化复原理论与图像隐写分析相结合,提出一种新的隐写分析算法.首先将LSB匹配隐写过程建模为加性噪声造成的图像退化过程,提出了一种专用复原滤波算法;然后将载密图像的复原图像作为载体图像的估计图像,提取载密图像与估计图像的质心特征,结合Fisher线性判决器实现隐写分析.实验结果表明,复原滤波算法可有效地复原受LSB匹配隐写噪声污染的退化图像,隐写分析算法的总体性能优于Ker方法,尤其在低嵌入率条件下表现良好,适用于空间域图像LSB匹配隐写.     

基于视觉感知与菱形编码的图像隐写算法

为提供较大的隐写容量和保持良好的载密图像质量,提出一种基于视觉感知和菱形编码的图像隐写算法。根据人类视觉系统,针对人眼对图像的高中低灰度区、纹理区及平滑区的敏感度的不同,在不同区域选择嵌入不同数量的秘密信息;同时为了尽可能减少对图像像素值的改变,采用改进的菱形编码来嵌入秘密信息。实验结果表明,与HVS-OPAP算法相比,该算法图像的嵌入容量提高了4.09%,获取的隐写图像具有更好的不可感知性,同时峰值信噪比平均提高了1.5dB,而且该算法具有抗RS隐写分析能力,安全性更高。     

批量隐写容量研究*

通过对批量隐写的定性分析,提出了增大批量隐写容量的方法。对大容量图像的位平面进行等分分块,采用矩阵编码技术,证明了至多修改像素的1 LSB位能够嵌入2 bit隐秘信息的结论,提升了批量隐写容量,并给出了安全性分析。最后结合隐秘信息的嵌入和提取算法,以航拍图为隐写载体进行实验,验证了算法的有效性。     

像素差自适应隐写方案*

提出了一种新的基于相邻像素差的自适应隐写算法。该算法结合图像位平面性质以及人眼对像素值起伏剧烈的区域敏感性较差的视觉特性,根据相邻像素高五位比特值之差的不同选择不同的嵌入策略,通过改变每对像素的最低三位比特值实现信息嵌入。通过理论分析和实验证明,该算法具有较高的嵌入容量,具有良好的隐写安全性,同时算法复杂度低,实现简单。     

结合失真函数的稀疏域图像隐写算法

稀疏域图像隐写利用稀疏表示在载体图像中嵌入秘密信息。提出设计稀疏域图像隐写的失真函数,通过选择使失真函数最小的修改方式进行秘密嵌入,从而减小秘密信息嵌入对载体的影响。实验结果表明,该算法可以在保持图像视觉效果的同时,更有效地抵抗现有的隐写分析算法。     

基于Vague集相似度量的图像隐写系统安全性测度

由于图像隐写所引起的各种统计特征变化是不确定的,文中将Vague集相似度量引入隐写系统的安全性评价中.从图像的一阶统计特征和二阶统计特征两方面,定义了基于载体数据及载密数据相关Vague集相似度量的隐写系统一阶和二阶安全性测度,证明了该安全性测度的有界性,对称性和一致性.在假设图像满足独立同分布的条件下,证明了所提出的两种安全性测度是等价的.结果表明,所提出的二阶安全性比一阶安全性能更好地反映隐写引起的载体统计分布变化.与确定模式下的安全性测度相比,当嵌入率低于0.5比特/像素,新的测度可更好地度量隐写系统安全性,因此该测度对小容量的隐写及隐写分析算法设计具有更好的指导作用.     

应用DCT块标准差的自适应隐写算法

目的为提高隐写方案的安全性,提出一种基于DCT(discrete cosine transform)块标准差的JPEG图像自适应隐写算法。方法 DCT块标准差可以反映图像各区域的复杂情况,为此根据取整失真、量化步长以及标准差设计了失真函数,然后结合STC(syndrome-trellis code)编码设计了隐写算法。结果引入DCT块标准差可使失真函数定义更合理,因此图像经隐写后总体失真减小,安全性能得到提高。结论实验结果表明,本文算法与其他同类算法相比具有更强的抵抗隐写检测能力,在质量因子为75时安全容量可达到0.35(嵌入总量和非零AC(交流)DCT系数个数之比)。     

图像隐写容量归一化研究

为解决各类数字图像的隐写容量无法统一衡量的问题,提出了数字图像的最大隐写容量归一化的算法.在阐述最低有效位(LSB)隐写技术的基础上,表明了至多改变一位后的图像的最大嵌入容量小于等于像素数的2倍,实现数字图像的最大隐写容量的归一化,将批量隐写最大容量增加了1倍.在阐述和归纳图像隐写规则后,提出了相应的隐秘信息嵌入和提取算法,并通过实例验证了所提算法的有效性,为数字图像的隐写容量归一化提供了可行的解决途径.     

基于分层嵌入的二值图像隐写方法

提出了一种非加性失真的二值图像隐写方法,该方法对载体图像进行分割,生成两张子图,通过传递影响因子更新失真,并使用最小化失真隐写编码实现消息嵌入。相较于固定失真不变的加性失真隐写方法,所提方法结合了二值图像只有黑色和白色两种像素的特性,使其能够捕捉像素点间修改的相关性,实现动态修改失真,从而提高了二值图像隐写的视觉质量和隐写安全性。     

引入超分辨率下采样误差的图像边信息估计隐写

目的 由于空域图像下采样过程中提供的量化误差边信息能够有效提升隐写安全性,为了得到下采样之前的高分辨率图像,提出一种基于超分辨率网络的空域图像边信息估计隐写方法。方法 受原始下采样边信息隐写方法的启发,使用超分辨率网络生成被称为预载体的高分辨率图像。同时利用现有的空域图像对称失真算法得到每个像素点的修改失真,然后以浮点型精度对预载体下采样,得到和载体同分辨率的图像形式,利用对应像素点间的差值指导像素点的修改方向,实现基于初始失真的非对称失真调整。首先以峰值信噪比和极性估计准确率为指标对比了多种超分辨率网络以及基于传统插值方法的上采样性能,并通过调整初始失真分别进行隐写和隐写分析实验,选择使安全性提升最大的残差通道注意力机制网络及其对应调整系数作为本文的下采样边信息估计隐写方法。结果 使用隐写领域中常用的3个数据库、两种传统初始失真函数以及两类隐写分析方法进行实验。在跨数据集的隐写安全性上,相比传统隐写方法,在对抗基于手工特征和基于深度学习的隐写分析时,本文方法的安全性均有显著提升,如在测试集载体图像上,嵌入率为0.5 bit/像素时,安全性分别提升6.67%和6.9%;在训练集载体图像上,本文方法的安全性在比传统方法有很大提升的基础上,甚至在一些情况下能够高于原始边信息隐写方法的安全性,如在对抗基于手工特征的隐写分析器且嵌入率为0.1 bit/像素时,安全性提升1.08%;在对抗基于深度学习的隐写分析器且嵌入率为0.5 bit/像素时,安全性提升0.6%。结论 实验表明,使用超分辨率网络作为下采样边信息估计的工具,并利用估计边信息调整嵌入修改的初始失真,能够有效提升传统隐写方法的安全性,并接近甚至在部分情况下超越了原始边信息隐写的安全性。除此之外,本文方法与原始边信息隐写方法具有不同的修改模式,而且具有更广泛的适用性。     

一种融合湿纸码和STC码的高效隐写算法

为提高隐写术的嵌入效率,提出一种融合湿纸编码和STC(syndrome-trellis codes)码的隐写算法。首先使用STC码在载体最低位嵌入第一部分信息;将发生变化的载体元素标记为"dry",未变化的元素标记为"wet";利用湿纸编码保持STC的嵌入结果,保证"wet"元素不作修改,选择"dry"元素的修改方式,并利用修改方式携带第二部分信息。接收方利用STC和湿纸码分别从载体的最低位和次低位提取信息。理论分析和实验结果表明,在相同失真下,该算法的嵌入效率和嵌入率都高于STC算法。算法适用于多种载体,安全性优于单纯使用STC码的隐写算法。     

数字图像鲁棒隐写综述

随着智能设备和社交网络的飞速发展,通过网络传输的数字图像成为了实施隐蔽通信的新型重要载体,适应网络信道的图像隐写技术有望成为开放网络环境下可靠、隐蔽传递信息的一种重要方式。然而,数字图像通过Facebook、Twitter、微信、微博等社交网络传输的过程中,往往会遭受压缩、缩放、滤波等处理,对传统信息隐藏技术在兼顾鲁棒性与抗检测性方面提出了新的挑战。为此,研究者经过多年的努力探索,提出了可抵抗多种图像处理攻击和统计检测的新型鲁棒隐写技术。本文结合网络有损信道中隐蔽通信应用需求,对现有的数字图像鲁棒隐写技术进行综述。首先简要介绍本领域的研究背景,并从图像水印和隐写两方面对图像信息隐藏技术的基本概念、相关技术和发展趋势进行了简要总结。在此基础上,将图像鲁棒隐写技术的研究架构分为载体图像选择、鲁棒载体构造、嵌入代价度量、嵌入通道选择、信源/信道编码以及应用安全策略等方面,并分别对相关方法的基本原理进行了归纳和阐述。随后,对具有代表性的相关方法进行了对比测试,并结合应用场景需求给出了推荐的鲁棒隐写方法。最后,指出了数字图像鲁棒隐写技术有待进一步研究解决的问题。     

使用四叉树分割进行自适应空域隐写

目的 针对自适应隐写术可有效避免对载体敏感区大量修改的关键问题,为间接提高安全性和增大隐写容量,在四叉树分割和自适应像素对匹配（APPM）的基础上提出一种自适应空域隐写术。方法 首先该方法以图像块的纹理复杂度作为一致性测度并且设置图像块大小为判别准则进行图像分割,根据四叉树分割结果中面积较小的图像块属于复杂区域,较大的属于平滑区域,按照图像块面积大小将图像分成由高复杂、中复杂、低复杂三大区域构成。其次嵌密方式采用APPM,根据密信容量和载体图像选择进制数B。最后,为了保证安全性和提高容量,优先选择高复杂区嵌入不低于B进制的密信,在中复杂区进行B进制的密信嵌入,在低复杂区选择不高于B进制的密信嵌入。结果 为了验证提出的方法,选8幅经典图作为实验,在嵌入率1.92 bit/pixel的情况下,与已有PVD系列算法和DE算法相比具有更高的PSNR值,PSNR值高达48 dB。此外与APPM算法比较,在嵌入率2.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了25.37%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了12.11%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高0.43%,在嵌入率1.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了37.84%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了26.61%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高1.56%。此外,从RSP图库中随机选1 000幅图作为数据集,在嵌入率0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0 bit/pixel条件下,结合SPAM特征和SVM分类器的最小平均错误率均高于LSB系列经典算法和APPM算法。结论 1）考虑了人类视觉系统对图像不同区域的敏感性不同,通过对图像进行四叉树分割预处理,优先选择非敏感区进行隐写,保证了一定的安全性要求,低嵌入率下抗SPAM检测和统计不可见性方面比较有优势。2）在四叉树分割中,对于隐写前后图像的四叉树分割结果不同的异常情况,采用一种图像块纹理复杂度调整方案,保证了密信正确完整提取。3）利用了APPM算法的大容量特性,可以隐写嵌入率大于1 bit/pixel的密信,比较适用于大容量的密信隐写,而且可以嵌入任意进制的密信,最大程度地减少嵌入失真,此外,进行了四叉树分割预处理,在安全性方面优于传统APPM算法。     

基于联合失真的AAC安全隐写算法

随着互联网技术的普及,越来越多的音视频通信应用融入到了人们的日常生活中.AAC(Advanced Audio Coding),作为目前互联网应用中使用最广泛的音频压缩编码标准之一,拥有优秀的压缩效果和出色的音频质量,使得越来越多的音视频作品利用AAC进行编码传输,这也为信息隐藏提供了新的、更多、更好的隐写空间.本文分别...     

基于Markov链安全性的二阶统计保持隐写算法

如何设计高阶统计安全的大容量隐写算法是当前隐写研究的难点和热点。该文基于Markov链安全性指标和动态补偿的思路,提出一种二阶统计保持的隐写算法。该算法在不降低嵌入量的前提下尽量保持了载体图像的二阶统计特性。实验结果表明,该算法在较大容量数据嵌入过程中,能较好保持二阶统计特性,取得隐写安全性的提高。     

面向可逆图像处理网络的可证安全自然隐写

目的 自然隐写是一种基于载体源转换的图像隐写方法,基本思想是使隐写后的图像具有另一种载体的特征,从而增强隐写安全性。但现有的自然隐写方法局限于对图像ISO(International Standardization Organization)感光度进行载体源转换,不仅复杂度高,而且无法达到可证安全性。为了提高安全性,本文结合基于标准化流的可逆图像处理模型,在隐空间完成载体源转换,同时通过消息映射的设计做到了可证安全的自然隐写。方法 利用目前发展迅速的基于可逆网络的图像处理方法将图像可逆地映射到隐空间,通过替换使用的隐变量完成载体源的转换,从而避免对原始图像复杂的建模。同时,改进了基于拒绝采样的消息映射方法,简单地从均匀分布中采样以获得需要的条件分布,高效地将消息嵌入到隐变量中,并且保证了嵌入消息后的分布与原本使用的分布一致,从而实现了可证安全的自然隐写。结果 针对图像质量、隐写容量、消息提取准确率、隐写安全性和运行时间进行了实验验证,结果表明在使用可逆缩放网络和可逆去噪网络时能够在每个像素值上平均嵌入5.625 bit消息,且具有接近99%的提取准确率,同时隐写分析网络SRNet(st...     

数字隐写模型及形式化描述

为了使数字隐写模型研究与隐写技术研究同步发展,从通用到具体,依次提出3个数字隐写模型,并对各模型进行形式化描述,总结梳理隐写算法的本质原理,以指导隐写技术的进一步发展。首先,针对已有模型无法描述新兴隐写算法的问题,提出一个通用数字隐写模型,以描述当前所有隐写算法;其次,鉴于载体修改式的隐写算法在隐写术研究中的重要地位,提出基于载体修改的加性噪声隐写模型;然后,针对当前主流的图像自适应隐写算法,提出具体的最小化失真的数字图像自适应隐写模型。选取4个典型的隐写算法实例,采用所提隐写模型进行对应描述,以验证所提模型的有效性。