信息隱藏 隱寫性能評價課件

1、信息隱藏技術(shù)合肥工業(yè)大學(xué)計算機與信息學(xué)院 鄭淑麗2信息隱藏o 一個模型：一個模型：囚徒模型o 兩種應(yīng)用：兩種應(yīng)用：隱寫 & 數(shù)字水印o 三個指標三個指標n 安全性n 隱藏容量n 魯棒性圖像載體的選擇o 圖像庫n 例如：USC-SIPI圖像庫/database/USC-SIPI三個指標o 安全性（不可見性、不可感知性）對嵌入秘密信息引起的圖像失真進行評價o 主觀評價將圖像按照感知質(zhì)量優(yōu)劣排成等級直接反映了人對圖像質(zhì)量的感知，有實際參考價值不同人員之間主觀差異較大，實驗時要得到好的統(tǒng)計結(jié)果，需找大量的人員進行測試o 客觀評價o 根據(jù)人眼的主觀視覺系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型

2、，計算圖像的質(zhì)量n 均方差（MSE）越小越好n 峰值信噪比（PSNR）越大越好o 均方差o 峰值信噪比MxNywyxIyxIMNMSE112),(),(1o 均方差MSE(左)=116.538MSE(右)=127.825o 均方差MSE(左)=10.0265MSE(右)=11.03536o 客觀評價+HVS(人類視覺系統(tǒng))n 達到主客觀評價一致n 如何結(jié)合？ 圖像感知評價領(lǐng)域非常受關(guān)注的一個問題o 隱藏容量在一個載體中最多能嵌入的信息量對隱寫容量進行研究的目地：在滿足不可見性的條件下，分析可以隱藏的消息的極限，進而對隱藏算法設(shè)計進行指導(dǎo)三個指標o 魯棒性抵抗隱寫分析的能力三個指標o 對信息隱藏

3、的一種攻擊行為o 目的n檢測隱寫信息的存在性n估計隱寫信息的長度、提取隱寫信息n刪除和擾亂隱寫載體中嵌入的秘密信息隱寫分析隱寫分析視覺攻擊o 利用載體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性判斷是否含有秘密信息n 針對針對LSB的隱寫分析的隱寫分析o PoV分析分析(2分析/直方圖分析)o RS分析分析o 信息量估計法o 有限狀態(tài)機法o .隱寫分析統(tǒng)計檢測2分析1999, Westfeld 01 23 45 67 89 10 11 . PoV(Pairs of Values )：LSB隱寫：進行2i2i+1之間的翻轉(zhuǎn)o 設(shè)圖像中灰度值為j的像素個數(shù)為hj，0j255o 如果載體沒有隱寫，h2i，h2i+1的值會相差較大

4、一些o 秘密信息嵌入n 加密0,1隨機分布的比特流，1/2n 假設(shè)：秘密信息完全替換載體圖像的LSBh2ih2i+1在測試圖像所有像素的LSB嵌入秘密信息定量分析卡方檢測性能分析o 采用三組實驗對比分析卡方檢驗的檢測性能n讀取整個圖像數(shù)據(jù)n加載1%的圖像數(shù)據(jù)塊n計算2的值n根據(jù)2計算當前P值1. 如圖像數(shù)據(jù)未完全加載，返回步驟2；如圖像數(shù)據(jù)已全部加載，返回。22實驗一：連續(xù)LSB嵌入檢測實驗o 圖像格式：BMP，256*256，8bit23實驗二：隨機間隔LSB嵌入檢測實驗24實驗三：JPEG圖像DCT系數(shù)隱寫檢測實驗o 圖像格式：JPEG，600*400，8bit，采用Jsteg對DCT系數(shù)

5、隱寫，連續(xù)嵌入o 同樣適用調(diào)色板LSB隱寫的檢測(EzStego)o 存在的問題秘密信息的嵌入不是順序嵌入，而是隨機嵌入嵌入量較小n 卡方檢驗難以奏效卡方分析26RS分析2001, Fridricho 在隱寫分析的研究中具有重要意義n 是第一個可以檢測LSB隨機間隔嵌入算法的隱寫分析方法，n 可以精確地估計出秘密信息的長度。o 給定一個圖像塊，Zigzag掃描，排列成一個向量G=（x1,x2xn）o 圖像的空間相關(guān)性o 定義翻轉(zhuǎn)函數(shù)F1：2i與2i+1的相互變化關(guān)系F-1：2i-1與2i的相互變化關(guān)系F0：不變關(guān)系29oRS分析步驟n將待檢測圖像分成大小相同的圖像塊n計算每個圖像塊的空間相關(guān)性

6、n對每個圖像塊應(yīng)用非負翻轉(zhuǎn)(F1, F0)n對每個圖像塊應(yīng)用非正翻轉(zhuǎn)(F-1, F0)o RS分析步驟n對每個圖像塊應(yīng)用非負翻轉(zhuǎn)(F1, F0)RM=空間相關(guān)性增加的圖像塊個數(shù)/圖像塊總個數(shù)SM=空間相關(guān)性減小的圖像塊個數(shù)/圖像塊總個數(shù)o RS分析步驟n對每個圖像塊應(yīng)用非正翻轉(zhuǎn)(F-1,F0)R-M=空間相關(guān)性增加的圖像塊個數(shù)/圖像塊總個數(shù)S-M=空間相關(guān)性減小的圖像塊個數(shù)/圖像塊總個數(shù)RS分析o 如果待檢測圖像沒有經(jīng)過LSB隱寫，從統(tǒng)計上說，非負翻轉(zhuǎn)或非正翻轉(zhuǎn)會同等程度增加圖像塊的混亂程度o 做翻轉(zhuǎn)，會破壞圖像塊的空間相關(guān)性RM R-M, SMS-M RM SM, R-M S-M 33o 如

7、果待檢測圖像經(jīng)過LSB隱寫，則采用非負翻轉(zhuǎn)和非正翻轉(zhuǎn)的結(jié)果有明顯不同n 應(yīng)用非負翻轉(zhuǎn)n 應(yīng)用非正翻轉(zhuǎn)34n RM SMn R-M S-Mn R-M - S-M RM - SMo 對lena圖像進行LSB隱寫，不同隱寫率的條件下計算RM、 SM 、 R-M和S-M o 檢測時n 對檢測圖像進行非負翻轉(zhuǎn)和非正翻轉(zhuǎn)，計算RM、 SM 、 R-M和S-M o 如果R-M - S-M顯著大于RM SM，則判斷圖像經(jīng)過隱寫o 進一步可估計隱寫率RS分析o 參考o Detection of LSB Steganography1. RS 檢測算法的分析與改進o 利用載體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性判斷是否含有秘密信息n 針

8、對針對LSB的隱寫分析的隱寫分析n F5F5隱寫分析隱寫分析隱寫分析統(tǒng)計檢測F5隱寫分析o 參考數(shù)字圖像隱寫分析劉粉林，機械工業(yè)出版社Steganalysis of JPEG Images: breaking the F5 Algorithm隱寫分析盲檢測41信息隱藏信息隱藏版權(quán)管理版權(quán)管理基礎(chǔ)理論（模型，容量）基礎(chǔ)理論（模型，容量）隱藏算法隱藏算法隱藏應(yīng)用隱藏應(yīng)用隱寫分析隱寫分析檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)版權(quán)管理體系版權(quán)管理體系水印算法水印算法密碼相關(guān)密碼相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)信息隱藏模型研究信息隱藏模型研究信息隱藏算法及應(yīng)用信息隱藏算法及應(yīng)用研究研究信息隱藏檢測與信息隱藏檢測與分析研究分析研究數(shù)字版權(quán)管理研究數(shù)字版權(quán)管理研究數(shù)字圖數(shù)字圖像取證像取證實驗作業(yè)二o 任務(wù)針