針對(duì)特定測(cè)試樣本的JPEG圖像隱寫(xiě)分析方法研究.pdf

1、隨著信息化水平的提高和通信技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越習(xí)慣通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞信息。然而在享受互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)便利的同時(shí)，如何在網(wǎng)絡(luò)上安全可靠地通信成了網(wǎng)絡(luò)信息安全范疇內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。數(shù)字隱寫(xiě)技術(shù)將秘密信息嵌入到其他數(shù)字載體中，在公共信道傳遞載密載體以達(dá)到隱蔽通信的目的，但同時(shí)不法分子會(huì)利用隱寫(xiě)術(shù)從事非法活動(dòng)，危害公共安全。隱寫(xiě)分析是一種以檢測(cè)隱寫(xiě)術(shù)產(chǎn)生的載密載體為目的的技術(shù)，是對(duì)抗隱寫(xiě)術(shù)的重要手段，可以為網(wǎng)絡(luò)信息安全提供保障。隱寫(xiě)術(shù)的可選載體多種多樣

2、，以數(shù)字圖像為載體的隱寫(xiě)技術(shù)應(yīng)用最廣，水平也最為先進(jìn)?，F(xiàn)流傳最普遍的數(shù)字圖像隱寫(xiě)載體為JPEG格式，而且多數(shù)隱寫(xiě)軟件均以JPEG圖像為載體。隨著運(yùn)用JPEG隱寫(xiě)術(shù)的門(mén)檻逐漸降低，為防止不法分子運(yùn)用隱寫(xiě)術(shù)從事非法活動(dòng)，如何在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有效地對(duì)JPEG圖像進(jìn)行隱寫(xiě)分析是信息安全領(lǐng)域里的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　但在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，數(shù)字圖像的來(lái)源、拍攝環(huán)境、拍攝內(nèi)容、處理過(guò)程等因素千差萬(wàn)別。固定的分類器難以保證對(duì)給定測(cè)試樣本的適應(yīng)性，因此在隱

3、寫(xiě)分析中常常遇到訓(xùn)練數(shù)據(jù)與測(cè)試樣本失配的問(wèn)題(Cover Source Mismatch，CSM)，同時(shí)隱寫(xiě)分析結(jié)果的可信程度也不得而知，這就為隱寫(xiě)分析向真實(shí)場(chǎng)景轉(zhuǎn)化帶來(lái)了不小的困難。
　　本文提出了一種在大數(shù)據(jù)真實(shí)場(chǎng)景中可以有效使用的隱寫(xiě)分析方法，該方法基于現(xiàn)有的隱寫(xiě)分析特征，適用于使用特征訓(xùn)練分類器的隱寫(xiě)分析工作。由于以JPEG圖像為載體的信息隱藏技術(shù)較為先進(jìn)，而且JPEG圖像在網(wǎng)絡(luò)中被廣泛使用，本文以JPEG圖像隱寫(xiě)分析為例

4、，對(duì)“針對(duì)特定測(cè)試樣本的隱寫(xiě)分析方法(Specific Testing Sample Steganalysis，STSS)”進(jìn)行深入研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下:
　　1.隱寫(xiě)操作對(duì)隱寫(xiě)分析特征的影響
　　數(shù)字圖像隱寫(xiě)對(duì)圖像本身進(jìn)行了微弱的修改，這種修改如果可以被分類器成功識(shí)別，圖像對(duì)應(yīng)的隱寫(xiě)分析特征也必然產(chǎn)生了變化。為確定上述現(xiàn)象的變化規(guī)律，本文研究了隱寫(xiě)操作在特征層面對(duì)圖像造成的影響。通過(guò)觀察多種角

5、度的隱寫(xiě)實(shí)驗(yàn)，得出一系列隱寫(xiě)導(dǎo)致的圖像特征變化的規(guī)律，找出了CSM問(wèn)題的原因并提出了緩解方案。
　　2.針對(duì)特定測(cè)試樣本的隱寫(xiě)分析方法
　　針對(duì)現(xiàn)有隱寫(xiě)分析方法難以在真實(shí)場(chǎng)景中保持高精度的問(wèn)題，本文在擁有大數(shù)據(jù)訓(xùn)練資源的前提下，找出了隱寫(xiě)分析與圖像特征之間的重要關(guān)系，基于此提出了一種為測(cè)試樣本選擇專用訓(xùn)練集的隱寫(xiě)分析方法——“針對(duì)特定測(cè)試樣本的隱寫(xiě)分析”，該方法定義了圖像之間的相似度，計(jì)算測(cè)試樣本與大數(shù)據(jù)訓(xùn)練集之間的相似度，

6、使用相似度接近的數(shù)據(jù)作為測(cè)試圖像的訓(xùn)練集，為CSM問(wèn)題提供了新的解決方案、提高了隱寫(xiě)分析正確率。以經(jīng)典的JPEG隱寫(xiě)算法nsF5和主流的JPEG隱寫(xiě)分析特征(CC-CHEN、CC-PEV、CF*、DCTR和GFR)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文方法的檢測(cè)正確率高于現(xiàn)有隱寫(xiě)分析方法。
　　3.STSS置信度計(jì)算方法
　　針對(duì)現(xiàn)有隱寫(xiě)分析給出判定結(jié)果的可信程度未知韻問(wèn)題。本文提出了一種在STSS基礎(chǔ)上的隱寫(xiě)分析置信度計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了