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图像掩密安全性模型和通用掩密分析技术研究

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文摘

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独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章 绪论

1.1掩密技术的研究背景和意义

1.1.1掩密技术的研究背景

1.1.2掩密技术的研究现状

1.1.3掩密技术的研究意义

1.2掩密技术的概念和基本方法

1.2.1掩密技术的概念和模型

1.2.2掩密技术的主要方法

1.3 掩密安全性模型和掩密分析技术

1.3.1掩密系统的安全性模型

1.3.2掩密分析技术

1.3.3常用的掩密分析方法

1.4通用掩密分析技术

1.4.1通用掩密分析的一般系统模型

1.4.2通用掩密分析技术的研究现状

1.4.3现有通用分析技术中存在的问题

1.5 本文的主要工作和论文安排

第2章 基于图像模型的掩密安全性定义

2.1 基于相对熵的掩密安全性定义

2.1.1掩密安全性定义

2.1.2基于相对熵的掩密安全性定义

2.2 基于去相关变换的相对熵掩密安全性

2.2.1基于去相关变换的图像掩密安全性定义

2.2.2基于图像DCT系数分布模型的掩密安全性

2.2.3基于图像高频分量分布模型的掩密安全性

2.2.4基于图像差分分布模型的掩密安全性

2.2.5掩密安全性和嵌入失真及掩密容量的关系

2.3 基于MARKOV随机场图像模型的掩密安全性

2.3.1 MRF模型下的图像分布

2.3.2基于条件相对熵的掩密安全性定义

2.3.3 Markov链模型下的掩密安全性

2.4 本章小结

第3章 针对空域掩密算法的通用掩密分析技术

3.1 空域掩密算法的通用掩密分析技术研究现状

3.2空域掩密算法建模

3.2.1加性噪声掩密系统模型

3.2.2 LSB算法

3.2.3随机+-k算法

3.2.4 SM算法

3.3 基于图像差分分布特性的通用掩密分析技术

3.3.1掩密噪声对图像差分直方图的改变

3.3.2特征选择算法

3.3.3 Fisher线性判别分类器

3.3.4仿真实验

3.4本章小结

第4章 针对JPEG压缩域算法的通用掩密分析技术

4.1 JPEG压缩域掩密算法的通用掩密分析技术研究现状

4.2 JPEG压缩域掩密算法对直方图的改变

4.2.1 JPEG压缩编码及DCT系数的分布特性

4.2.2 JSteg算法对直方图的改变

4.2.3 F5算法对直方图的改变

4.2.4 OutGuess算法对直方图的改变

4.3 基于直方图分布特性的通用掩密分析技术

4.3.1基于直方图分布的特征提取

4.3.2基于方差分析的特征筛选

4.3.3仿真实验

4.4 针对直方图保持算法的通用掩密分析技术

4.5本章小结

第5章 保持直方图特性的JPEG图像掩密算法

5.1 保持直方图特性的掩密算法

5.1.1算法1:保持总体系数直方图特性

5.1.2算法2:保持总体和低频系数直方图不变

5.2仿真实验

5.2.1测试算法的各项性能指标

5.2.2抵抗统计分析的能力

5.3本章小结

第6章 FARID小波域通用掩密分析技术改进

6.1 FARID通用掩密分析算法及其缺陷

6.1.1 Farid通用掩密分析算法

6.1.2 Farid算法缺陷

6.2 基于主成分分析的掩密分析方案

6.2.1系统框图

6.2.2主成分分析预处理

6.2.3基于RBF神经网络的分类器设计

6.2.4仿真实验

6.3 针对彩色图像的通用掩密分析技术

6.3.1彩色图像特征选择算法

6.3.2图像的方向化处理

6.3.3矢量方向相关度

6.3.4仿真实验

6.4本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读博士期间的研究成果

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摘要

掩密及掩密分析技术已成为互联网时代信息战的重要手段,对于信息安全具有重要意义。本文主要研究被动攻击下的图像掩密安全性模型和通用掩密分析技术,取得的主要成果如下: 1.分别从两个不同的角度提出了新的适合图像载体的掩密安全性定义:基于可逆去相关变换的相对熵安全性定义和基于Markov图像模型的条件相对熵安全性定义,并分别以不同的图像模型对这两个定义进行了讨论。所提安全性定义对于其它具有强相关性的载体如音频、视频等也同样适用。 2.针对基于加性噪声的空域掩密技术,提出一种通用掩密分析算法。算法分别利用差分直方图分布的高阶统计矩和差分直方图曲线下特殊区域之间的面积比重来量化掩密前后的差分分布差异。实验结果表明,该算法获得了比Farid通用算法更好的检测性能。 3.提出一种针对JPEG压缩域掩密算法的通用掩密分析算法。算法将DCT系数直方图分布的均值、方差、偏度、峰度以及特殊系数值的直方图分布概率作为特征,并基于方差分析对特征进行有效性分析,实验结果证实了所提算法的有效性;通过引入反应块间分布的特征,使得该算法对于保持直方图特性的掩密算法也能够实施有效检测。 4.基于动态+一1的嵌入方法,提出一种保持直方图特性的JPEG图像掩密算法。实验表明,该算法不但能够达到13﹪的高隐藏容量(压缩因子为75时),而且掩密后图像直方图只有微小的改变,可以有效抵御各种直方图攻击。 5.提出一种基于主成分分析预处理和RBF网络的通用掩密分析算法。实验结果表明,该方案能够有效检测嵌入消息占可嵌容量60﹪(Jsteg)、80﹪(EzStego)、50﹪(S-Tools)以上的掩密图像,获得了比Farid算法更高的检测率。 6.针对彩色图像,提出一种分别从图像亮度和色度分量提取特征的通用掩密分析算法。对于色度分量,提出以矢量方向滤波前后图像之间的矢量方向相关度作为特征,大大减少了特征数目,而且克服了Farid的算法忽略RGB3个颜色通道间相关性的缺陷。实验结果表明,该算法比Farid的算法具有更好的检测性能。

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