数字图像高维特征隐写分析及安全隐写

【摘要】隐写技术是利用图像、音视频等多媒体数据来掩蔽秘密信息，实现隐蔽通信。与此相对，隐写分析技术则是判断多媒体数据中是否含有秘密信息。隐写分析研究具有重要的学术价值和现实意义，本文围绕隐写分析的前沿性问题，对隐写分析技术中的特征提取、分类器设计和特征降维进行了研究，取得的创新成果如下：1．基于高维特征与贝叶斯集成分类的JPEG图像隐写分析提出一种基于高维特征和贝叶斯集成分类的JPEG图像隐写分析方法。隐写操作会破坏JPEG图像DCT系数差分之间原本存在的弱相关性，我们据此设计出7850维差分共生矩阵特征，与非差分共生矩阵特征共同描述JPEG图像数据统计特性。然后采用集成分类方案区分原始图像和含密图像，利用贝叶斯理论对所有子分类器的判决结果进行集成优化，通过贝叶斯先验概率计算最佳的决策结果。与目前主流方法相比，本文方案通过特征的扩展和贝叶斯机制的引入可使检测准确率提升2%。2．结合集成比例训练的彩色JPEG图像隐写分析提出一种基于通道内与通道间特征的彩色JPEG图像通用隐写分析方法。从Y通道提取Markov特征、扩展DCT特征以及共生矩阵特征构成通道内特征集合，有效捕捉Y通道内DCT系数在隐写前后的相关性变化。从Y通道的下采样平面与CbCr平面相互之间的差分平面上提取特征构成通道间特征集合，可以捕捉三个通道之间的相关性变化。由通道内特征和通道间特征分别构成子分类器，融合两类子分类器的中间结果得到具有最佳检测性能的集成判决。该方法综合利用了通道内和通道间的数据相关性，可有效对抗彩色JPEG图像隐写，检测性能优于已有的一些分析方法。3．基于局部纹理模式和双重降维的空域隐写分析提出一种基于局部纹理特征和双重降维的空域隐写分析方法。对待检测图像进行滤波并比较像素的大小关系得到局部纹理模式，统计所有局部模式构成高维的图像纹理特征。利用主成分分析法对高维特征进行双重降维，第一重降维去除了同一滤波器产生的高维特征之间的相关性，而第二重降维去除了由不同滤波器产生的特征之间的相关性。降维后的特征仅有几百维，可与低维特征分类器联用实施有效的隐写分析，显著提高检测率。4．基于新失真代价函数的JPEG安全隐写方案为提高隐写安全性，我们依据当前主流隐写分析方法采用的统计特征，综合考虑DCT系数的块内残差、块间残差以及系数值三方面因素设计了一种新的隐写失真代价函数，并通过穷举搜索确定该函数的最佳参数值。隐写时依据修改每个DCT系数的失真代价采用STC（syndrometrelliscoding）实现秘密数据的嵌入，最小化含密图像的总代价。与已有隐写方法相比具有更高的抗检测性，并且计算复杂度没有明显增长。本文对数字图像隐写分析的高维特征构造、分类器设计与特征降维进行了深入研究，并兼顾安全隐写技术的进步，在一定意义上推动了隐写与隐写分析的对抗发展。
【作者】栗风永；
【导师】张新鹏；
【作者基本信息】上海大学，信号与信息处理，2014，博士
【关键词】信息隐藏；数字图像；隐写；隐写分析；高维特征；集成分类；降维；

【参考文献】
[1]谭跃越.评《土生子》的写作策略[D].吉林大学,英语语言文学,2004,硕士.
[2]吴一帆.基于模糊神经网络的数据挖掘算法[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2002,04:27-30.
[3]杨欢,邹斌.含相关性随机变量的概率潮流三点估计法[J].电力系统自动化,2012,15:51-56.
[4]张岚.大德客家古村落空间营造对水体环境的适应性研究[D].华侨大学,建筑学（专业学位）,2014,硕士.
[5]马迪.多孔阳极氧化铝模板与镍纳米线组装体系的研究[D].大连理工大学,化学工程,2004,硕士.
[6]吕文志.基于分类和关联规则的数据挖掘研究及应用[D].大连理工大学,2001.
[7]卢倩.遗产分割归扣制度研究[D].江西财经大学,民商法学,2013,硕士.
[8]关戍,庄成三,陈定涛.一个基于关联规则的Web信息检索模型[J].计算机应用,2003,03:88-90.
[9]许昕傲.创新政策对企业家创新意愿的作用机制研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[10]冯海荣.信息技术与课程深层次整合环境下农村初中课堂言语行为分析[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[11]金恩淑,刘丽丽,姜龙澈,薄志谦.变压器电流差动保护改进方法[J].电力系统自动化,2008,09:47-51.
[12]于晓雯.金砖国家股票市场成长性比较研究[D].山东财经大学,金融学,2013,硕士.
[13]王洁.延安整风运动对当前党的思想建设的启示[D].东北大学,马克思主义中国化研究,2010,硕士.
[14]喻红香.短波数据传输中的时域均衡技术研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2011,硕士.
[15]柯耀宏.基于RSA数字证书的视频安全接入网关的构建[D].复旦大学,软件工程,2012,硕士.
[16]张国付.甲醇重整制氢耦合温差发电特性及催化剂稀释的影响研究[D].重庆大学,动力工程及工程热物理,2014,硕士.
[17]白淑英,何明升.BBS互动的结构与过程[J].社会学研究,2003,05:8-18.
[18]卢锐.武汉食品工业遗产研究[D].华中师范大学,专门史,2014,硕士.
[19]吴彦杰.泉州粮油贸易市场区域运营团队建设研究[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[20]李晓沫.对自由的实践哲学理解[D].吉林大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[21]王在进.固体火箭发动机整形装备研制[D].北方工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[22]杨龙飞.基于T型三电平技术的储能变流器研究[D].北京交通大学,电气工程（专业学位）,2013,硕士.
[23]潘孝楠.基于云制造的服装生产管理技术研究与应用[D].复旦大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[24]闫郁翰.信道编码盲识别技术研究[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[25]姬慧娜.信息技术环境下情感教学的现状及策略研究[D].西北师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[26]王沙龙.胸主动脉腔内修复术中封堵左锁骨下动脉的研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[27]邓时铭.牛蛙T、B淋巴细胞的主要生物学特性研究[D].湖南农业大学,水产养殖,2004,硕士.
[28]王翠彦.污水处理过程中邻苯二甲酸酯类物质的分布及去除规律研究[D].山东建筑大学,市政工程,2013,硕士.
[29]刘凡勇.新木油田老区整体改造项目投资效益分析[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[30]魏明.《纯真年代》的女性主义叙事解析[D].西北大学,英语语言文学,2013,硕士.
[31]陈涵杰.社会保障卡犯罪疑难问题研究[D].华东政法大学,刑法学,2012,硕士.
[32]郭晓洪.JZ高速公路营运公司青年集体的执行力研究[D].广东财经大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[33]黄泉龙.基于PCA的人脸识别研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[34]娄健.面向多个自利Agent的资源分配问题的研究[D].中国科学技术大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[35]赵春祥,张嗣瀛.非线性控制系统的对称性及其应用(摘要)[J].选煤技术.2000(02)
[36]郝学伟.胫骨单髁骨巨细胞瘤切除骨移植单髁置换术重建膝关节功能临床中短期疗效观察[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[37]张杰.构建我国统一性的场外交易市场策略研究[D].天津财经大学,金融学,2012,硕士.
[38]侯颖.丙烯酸甲酯精制单元精馏塔的建模与仿真[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[39]钟铭,王海龙,刘仲波,孟建伟.高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究[J].建筑结构学报,2005,02:94-100.
[40]王良,杨乃定,姜继娇.基于知识管理的企业风险集成管理扩展研究[J].研究与发展管理,2005,05:32-38+61.
[41]邝铁宝.社会主义建设初期经济体制改革偏轨的原因探析[D].华东师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2002,硕士.
[42]王璠.歌德模式下归化与异化策略及在《罗曼·罗兰音乐笔记》翻译中的应用[D].中央音乐学院,音乐文献翻译,2012,硕士.
[43]朱国宗.民营科技企业激励与约束机制系统设计研究[D].合肥工业大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[44]王超.基于J2EE证券公司设备管理系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[45]吴婧.AZ80镁合金热塑性变形及锻件组织与性能研究[D].西南交通大学,材料加工工程,2014,硕士.
[46]程嘉妮.论儿童文学在少儿汉语课堂游戏教学中的运用[D].兰州大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[47]吴超.第三代新型甘蓝型油菜自交系杂种优势的评估与DH系的培育[D].华中农业大学,发育生物学,2012,硕士.
[48]柯云霞.电子商务时代下的图书市场营销策略研究[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[49]杨燕斌.论信用卡犯罪及其防控对策[D].华南理工大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[50]田园.奈保尔《自由国度》中人物的存在主义解读[D].西安外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.