抗统计特性分析的图像隐写新方法研究

隐写术作为信息安全中的重要课题，受到了国内外学术界的广泛关注。然而由于隐写术所具有的入侵特性，必然会对原始载体文件的某些统计分布特性引入改变。因而可以通过统计上的分析，对隐写术进行有效的检测。近年来隐写分析技术、特别是通用型隐写分析技术的迅速发展，给隐写术的安全性提出了越来越高的要求。本项目拟在对图像统计分布特性、隐写及隐写分析机理深入分析的基础上，研究新的方法以提高图像隐写抗统计特性分析的能力，具体包括四个方面：1）抗统计特性分析的载体图像选择；2）基于图像统计分布特性的自适应嵌入策略；3)提高隐写安全性的图像预处理方法研究；4）抗通用型隐写分析的隐写设计方法研究。通过对上述问题的研究，完善现有图像隐写在安全性方面所存在的不足，为隐写安全做出理论和方法上的贡献。

数字隐写术，其目的是以表面正常的数字载体，如文本、图像、音频、视频等作为掩护，在其中隐藏秘密信息，将秘密信息隐藏在可公开的载体中进行传送，达到掩盖真正的通信目的和通信发生的事实。然而，如同密码和密码分析一样，伴随着隐写术的发展，隐写分析技术近年来也得到了迅速发展。由于秘密信息嵌入所具有的入侵特性，必然会对原始载体图像某些统计分布特性引入改变。. 为了有效对抗统计特性分析，提高隐写术的安全性，本项目主要研究了如下内容，具体包括：图像纹理分析与研究、空域和JPEG域内的自适应嵌入方案、JPEG图像安全隐写的频率选择问题、已有自适应隐写算法EAMR(Edge Adaptive Image Steganography Based on LSB Matching Revisited Algorithm)安全性分析与改进、自适应JPEG图像隐写代价函数的设计框架研究等。通过对图像纹理的深入研究，解决了图像隐写载体选择、自适应隐写中嵌入区域选择等问题。通过对空域和JPEG(Joint Photographic Experts Group)域内的自适应通道选择方案以及频率选择等问题的研究，提出了一系列新的自适应隐写算法，其安全性远远优于同期国内外最优的图像隐写方法。如在同样隐写分析工具的检测下，其检测率可能降低30%甚至更多。通过随机组合等预处理操作，弥补了现有EAMR算法的漏洞，避免了专用型隐写分析算法对EAMR算法的可能检测。通过自适应JPEG图像隐写代价函数设计框架的研究，为我们下一步设计更安全的隐写算法提供了理论支撑和技术支持。. 另外，在项目资助下，我们也对多媒体信息安全领域内与图像隐写安全密切相关的一些问题进行了深入研究，如JPEG图像可逆信息隐藏新方法、基于预测器和预测误差的图像可逆信息隐藏、隐写分析特征选择方法、码率一致的MPEG(Moving Picture Experts Group)视频二次压缩检测方法等。通过对这一系列问题的深入研究，我们对与图像统计分布特性有关的知识有了更深入的了解，也促进了我们在安全隐写领域的进一步研究。