基于STC码和分频段嵌入的JPEG隐写技术研究

针对JPEG图像提出了一种基于STC(Syndrome-Trellis codes)编码和分频段嵌入的信息隐藏技术。STC编码是一种二元隐写码,可以用来提高嵌入效率,增强数字隐写系统的安全性。在所提算法中,将离散余弦变换系数(DCT系数)分为六个频段,包括直流、低频、中低频、中频、中高频和高频,与STC编码相结合在不同频段设置不同的嵌入率,通过调节各频段的编码系数,在高频段取得最高的嵌入效率和最低的数据嵌入率,并逐步增加在中高频、直流、中频、中低频和低频段的嵌入率,提高算法的安全性。为了评估所提算法的抗检测性,采用四种隐写分析算法进行测试分析。四种隐写分析算法的检测结果表明,所提算法在多种JPEG图像质量因子下的安全性优于文献中多种隐写算法。

基于块匹配和校验格编码的大嵌入率图像隐藏方法

针对通过互联网传输秘密图像所需的安全性和隐蔽性,结合多层校验格编码提出一种基于矢量量化的图像隐藏方法.首先根据可重构原则,利用载体图像的多层MSB构造候选匹配分块集合;然后使用块匹配过程,从该集合中为每个秘密图像分块寻找其最优匹配并记录索引值,对于无最优匹配的分块,使用K均值聚类从中选出部分代表分块作为其最优匹配,并替换块匹配过程中未使用的候选匹配分块;再使用Huffman编码压缩最优匹配分块的索引值、代表分块等数据;最后使用多层校验格编码将压缩数据嵌入到载体图像的多层LSB.实验结果表明,与已有的4种图像隐藏方法相比,该方法生成的载密图像的视觉质量更好,同时提取图像的视觉质量更好;可有效地抵抗3种常见的结构化隐写分析方法;具有嵌入容量大、载密图像有良好的视觉质量、提取图像和秘密图像的差异小等优点.

基于Canny边缘检测的自适应空域隐写术

针对自适应空域隐写术设计的关键问题,该文结合Canny边缘检测和校验格编码(STC)提出一种不需要同步边信息的自适应空域隐写方法。首先,根据秘密消息长度、载体图像等因素确定Canny边缘检测算法中的参数取值,进而根据相应的参数取值使用Canny边缘检测算法来选择载体图像的边缘区域。然后,分别定义边缘区域像素和非边缘区域像素的嵌入失真;最后,在载体像素的多个最低有效位平面(LSB)使用STC嵌入秘密消息。实验结果表明:该隐写方法在4种嵌入率情况下抵抗常见通用隐写分析的性能优于3种已有的隐写方法,且在较小嵌入率情况下与空域通用小波相对失真方法(S-UNIWARD)相当。

基于整数小波及马尔科夫链的图像自适应隐写术

针对目前主流的图像自适应隐写算法假定像素之间彼此独立,但忽略了像素之间的相关性这一问题,在最小化嵌入失真的模型下,提出了一种基于整数小波和马尔科夫链的图像自适应隐写术。首先利用整数小波对图像进行小波变换,然后利用马尔科夫链来表征邻近像素小波系数之间的相关性;并据此设计了新的失真代价函数。最后结合网格码(syndrome trellis code,STC)对秘密信息进行嵌入。实验表明该隐写术能够有效抵抗通用隐写分析,在安全性上相比已有的三种隐写术有明显提升。

空时编码在宽带无线接入系统空中接口中的应用

近年来 ,空时编码作为一种发送分集技术已引起人们广泛的关注。空时编码技术是一种把发送分集和编码相结合的技术 ,它能在不牺牲带宽的情况下提供好的性能。本文介绍了空时编码及其相关的概念 ,阐述了正交空时分组编码的编解码过程。本文还讨论了空时编码技术在固定宽带无线接入系统空中接口部分的应用。

基于S-UNIWARD的图像自适应空域隐写术

为提高图像隐写的统计安全性,根据图像内容的最小化嵌入失真原则,在空域通用小波相对失真方法 (spatialuniversal wavelet relative distortion,S-UNIWARD)的基础上,提出一种结合边缘检测和校验格编码(syndrome trellis code,STC)的图像自适应空域隐写术。利用基于Canny算子的边缘检测得到图像的边缘区域,根据S-UNIWARD定义图像像素的嵌入失真,通过实验设置失真阈值来选择图像的纹理区域,使用STC在边缘区域和纹理区域对秘密信息进行嵌入。实验结果表明,该算法提高了S-UNIWARD在图像边缘区域和纹理区域的嵌入精度,提高了算法安全性。

采用子载波分组和空时码的随机映射MIMO OFDM系统

本文提出了一种在子载波分组上进行空时编码的随机信号映射MIMOOFDM系统。采用已有的快衰落信道上的空时码在每个分组上编码,随机映射后在多个天线上发送,接收端就能够获得大部分的空间和频率分集。仿真表明系统在MIMO多径衰落信道中能够获得好的性能。

基于像素链动态失真和校验格码的±1隐写编码

双层校验格码(syndrome trellis code,STC)是目前最小化±1隐写失真的流行工具,但是该方法是概率算法,可能造成嵌入失败,并且计算复杂度较高.因此提出像素链动态失真模型,利用当前像素的SLSB(second least significant bit)位控制下一像素的LSB(least significant bit)位,使得嵌入过程中有些像素的失真可以动态调整为零.进而,将STC码应用于动态失真模型,得到了一种新的±1隐写编码方法.新方法最小化失真的能力与双层STC接近,嵌入速度明显优于双层STC.并且新方法是确定性算法,可以保证嵌入成功,所以更适合在实际的应用系统中使用.

基于DMR标准的信道编解码研究

为了提高DMR系统基带算法的性能,分析研究了DMR标准中的3/4率网格码和二次剩余码。针对3/4率网格码,提出两种译码算法,方法 1充分利用了有限状态机的特性,方法 2将维特比译码算法中的蝶形运算进行推广改进。针对QR码,通过计算校验多项式的码重进行译码。MATLAB下的仿真结果表明,3/4率网格码的两种译码方法性能相差不大,但方法一的计算量少,易于工程实现。QR码的译码算法不仅有效地避免了计算复杂的错误位置多项式,而且提高了相同信噪比下的译码性能。

基于新的失真代价函数的自适应JPEG隐写

为了提高隐写的安全性,提出了基于一种新失真代价函数的自适应JPEG隐写算法.考虑到纹理区域更有利于信息嵌入,本算法通过非零量化DCT系数的绝对值加权和来度量DCT子块的纹理程度,并引入均匀嵌入思想,设计出了一种新的失真代价度量函数;同时利用STC(syndrome trellis codes)编码将嵌入修改均匀地分散在任意数量级的非零量化DCT系数上,实现了秘密信息自适应地嵌入到载体的纹理区域中.实验结果表明,在同等低嵌入率下,该方法的安全性优于同类隐写算法.

应用共生矩阵特征的改进自适应JPEG隐写

针对传统图像隐写算法抵抗通用盲检测能力不足的问题,提出一种基于共生矩阵特征的自适应JPEG隐写算法。该算法在分析图像直方图特征和分块效应特征的基础上,引入能够反映共生矩阵特征的块间系数相关性设计了失真函数,并结合网格码(STC)完成秘密信息的嵌入。实验结果表明,面对三种通用隐写检测算法,算法较以往隐写算法具有更强的安全性和抗检测普适性。

融合残差网络和极限梯度提升的音频隐写检测模型

针对目前音频隐写检测方法对基于校验网格编码(STC)的音频隐写检测准确较低的问题,考虑到卷积神经网络(CNN)在抽象特征提取上的优势,提出一种融合深度残差网络(DRN)和极限梯度提升(XGBoost)的音频隐写检测模型。首先,利用固定参数的高通滤波器(HPF)预处理输入的音频,并通过三个卷积层提取特征,其中第一个卷积层使用了截断线性单元(TLU)激活函数,使得模型适应低信噪比(SNR)下的隐写信号分布;其次,通过五个阶段的残差块和池化操作进一步提取抽象特征;最后,经过全连接层和Dropout层将提取的高维特征作为XGBoost模型的输入进行分类。分别对STC隐写和最低有效位匹配(LSBM)隐写进行检测,实验结果表明,所提出的模型在0.5 bps、0.2 bps、0.1 bps三种嵌入率下,即音频每个采样值平均修改的比特数分别为0.5、0.2、0.1时,对子校验矩阵高度为7的STC隐写的平均检测准确率分别为73.27%、70.16%、65.18%,对LSBM隐写的平均检测准确率分别为86.58%、76.08%、72.82%。相较于传统提取手工特征的隐写检测方法和深度学习隐写检测方法,所提模型对两种隐写算法的平均检测准确率均提高了10个百分点以上。

保持直方图特性的隐写嵌入

为了提高隐写的安全性,必须保持隐写前后图像的特征一致.提出了一种保持直方图特性的隐写算法.首先,对像素直方图进行分组,通过计算定量失真时的最大嵌入数据量,得到每个像素的修改概率,并利用STC(syndrome trellis codes)确定需要修改的像素位置;然后,根据直方图分组情况对需要修改的像素值进行组内和组间自适应调整,实现秘密信息的嵌入,同时保持隐写前后图像的直方图变化最小.实验结果表明,在相同嵌入量的前提下,该方法对直方图的改动远少于已有的隐写算法,隐写图像视觉质量更好.

最小化扭曲的抗检测隐写算法

为提高秘密数据传输的安全性,提出一种最小化扭曲的图像隐写算法。根据图像平滑特性及具体隐写嵌入操作对特性的影响为载体像素分配扭曲值,以表征在该像素上进行特定嵌入操作对图像总体统计特性的影响程度,再利用STC码选择使图像整体扭曲函数最小的嵌入位置和嵌入方式进行信息嵌入。仿真实验结果表明,该算法具有良好的抗检测性。

一种无帧内失真漂移的HEVC视频自适应隐写算法

随着数字视频的普及,HEVC(high efficiency video coding)视频隐写受到了越来越多的关注。残差系数域隐写具有高安全性和低码率增长的特点,然而,视频编码过程中重构的系数不满足块间相互独立的性质,导致修改视频残差系数往往会带来较为严重的失真漂移。本文提出了一种无帧内失真漂移的HEVC视频自适应隐写算法。首先,根据帧内预测方向和多系数修改的方法选择合适的载体,进而避免修改系数引起的失真漂移。然后,设计一种包含块内失真和修改载体后的系数分布的失真函数,指导校验网格编码(syndrome trellis codes, STC)对嵌入失真小的载体进行修改。最后,根据最小化失真代价将消息嵌入到满足特定条件的4×4亮度块的量化正弦变换(quantized discrete sinc transform, QDST)系数中。实验结果表明,所提出的视频隐写算法能够有效地避免帧内失真漂移,在获得良好的视觉感知质量的同时,能保证隐写算法的安全性。

小波域最小嵌入失真函数设计及其在隐写中的应用

为了提高隐写方案的安全性,提出一种基于最小嵌入失真原理和网格码的图像隐写算法。首先在离散小波域结合人眼视觉特性和整数提升小波变换设计了失真测度函数,主要考虑了亮度、频率和纹理掩蔽因子对载体失真的影响。然后结合网格码设计了隐写算法,将嵌入信息对载体的修改最小化并且集中在人眼不敏感区域。实验结果显示,方案具有良好的视觉不可见性,且能抵抗空域、小波域等隐写分析的攻击,安全容量达到0.4 bits/pixel。

基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写

为了增强隐写嵌入点与JPEG图像纹理的自适应性,利用与DCT块对应的像素块的灰度共生矩阵来计算分块的纹理复杂程度,并结合均匀嵌入的思想,设计了相应的失真代价函数,使用STCs(syndrome trellis codes)编码将嵌入修改均匀分布到绝对值不同的非零DCT系数上.实验结果表明,该算法具有较好的图像保真以及很高的安全性.在嵌入率相对较低的情况下,算法的安全性优于同类隐写算法.

基于DCT系数大小关系的自适应JPEG隐写

JPEG图像是最流行的隐写载体之一,但隐写分析的最新进展表明,如何设计安全的JPEG隐写算法仍是一个困难的问题.本文提出了一种新的JPEG自适应隐写方法.自适应隐写难点在于设计失真函数合理反应修改量化DCT系数造成的嵌入失真.由于量化DCT系数绝对值的大小能够反应JPEG图像主要统计特性,本文根据DCT系数大小关系设计失真函数,结合STC(Syndrome Trellis Codes)编码,分别给出了使用nsF5修改方式的单层嵌入方法以及使用加减一修改方式的双层嵌入方法.实验表明,本文单层嵌入方法比nsF5安全性高,双层嵌入方法比nsF5以及Filler’s Method抵抗多种检测的能力更强.

小波域非加性失真函数设计

在最小化嵌入失真隐写算法框架的基础上，提出了一种基于小波域的非加性失真函数图像隐写算法。首先在离散小波域设计了加性失真函数，主要考虑了亮度、频率和纹理掩蔽因子对载体失真的影响；然后结合模型矫正的方法对设计的加性失真函数进行了非加性矫正；最后结合网格码设计了隐写算法，将嵌入信息对载体的修改最小化，并且集中在人眼不敏感区域。实验结果显示，方案具有良好的视觉不可见性，且能抵抗空域SPAM特征隐写分析的攻击。

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)。