一种基于图像平滑度变化量特征的隐写分析方法技术

一种基于图像平滑度变化量特征的隐写分析方法包括图像平滑度提取方法和图像平滑度变化量特征提取方法两大部分；图像平滑度提取方法包括线段覆盖方法和平滑度计算两部分；线段覆盖方法包括0度方向线段覆盖、45度方向线段覆盖、90度方向线段覆盖和135度方向线段覆盖，在线段覆盖后选取参数并计算图像平滑度；图像平滑度变化量特征提取包括隐写前图像平滑度特征计算，用待分析的隐写方法进行隐写，隐写后图像平滑度特征计算和计算平滑度变化量特征四个步骤。本发明专利技术能够分析灰度图像基于LSB的隐写和基于直方图修改的隐写，对于这两类隐写方法，本发明专利技术具有较高准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息隐藏检测领域，特别是涉及一种基于图像平滑度变化量特征的隐 写分析方法。
技术介绍
自20世纪90年代初以来，信息隐藏作为信息安全中的重要课题引起了国际学术 界的重视。首先是对保护多媒体产品版权的数字水印研究急剧升温，公开发表的论文逐年 上升，不少开发数字水印产品的公司应运而生。在过去十几年中，正向隐藏技术与反向检测 技术的斗争愈演愈烈，成为信息安全领域令人瞩目的研究焦点。由于现代信息隐藏技术是一种新的隐蔽通信技术，因而在军事、安全、通信和企业 界具有广泛的应用前景，与之相应的信息隐写技术(Meganography)日益得到重视。信息 隐写技术是信息隐藏技术的重要分支，很早就出现了一些简单的隐写方法。到世纪之交开 始了对这一领域的广泛探索。隐写是以表面上正常的数字载体，如图像、音频和视频等作为 掩护，在其中嵌入秘密信息，隐藏的数据既不改变载体信号的视听觉效果，也不改变计算机 文件的大小和格式，因而可实现不为人知的隐蔽通信。载密媒体通常与大量正常媒体资料 混在一起，通过各种渠道特别是互联网进行传播。不同于传统密码通信的是，“正在进行通 信”这一事实本身也被隐藏起来了，因而可用于重要消息的安全传递。近年来，随着互联网 技术的广泛使用，隐写技术得到了蓬勃发展。该技术已经被军事机构、政府部门、金融机构 等涉及国计民生的重要部门所采用。然而，信息隐写也是一把双刃剑，敌对势力、恐怖分子 等也可利用它从事破坏社会安定、危害国家安全的非法活动。目前互联网上已出现上千种 信息隐藏软件，应用这些软件并不需要高深的专业知识，相关资料显示一些恐怖组织、非 法团体和敌对势力曾利用信息隐藏技术进行隐蔽传输。由此可见，开展信息隐藏检测技术 研究，对发现、跟踪公开信道中基于隐蔽通信的不法行为，对维护国家和军队信息安全，具 有极为重要的现实意义。到现在为止，针对图像的不同的载体类型已有许多隐写方法，其中LSBdeast significant bit)隐写出现的最早，由于其方法简单，数据量大而被广泛应用。同时针对 LSB隐写的分析开展了大量的研究，出现了许多有效的分析方法。为了提高安全性，研究者 针对LSB隐写不断进行改进，提出了多种修正的LSB密写法，能抵御某些隐写分析方法。在现有研究中，可逆图像信息隐写方法根据嵌入域的不同主要可分为空域方法 和变换域方法。其中空域方法应用较为广泛，最早的可逆信息隐写方法是由Barton在 1997年提出。随着研究的深入，近年来学者们提出大量的空域可逆信息隐写方法，这些方 法大致分为使用数据压缩的可逆信息隐写、基于直方图修改的可逆信息隐写(Histogram Modification, HM)和基于差值扩展的可逆信写等方法。基于直方图修改的可逆隐写方法 通过改变图像的直方图，将秘密信息嵌入图像，此类方法具有较高的图像质量。与隐写相对应，隐写分析的目的在于揭示媒体中隐蔽隐写的存在性，甚至只是指 出媒体中存在隐写信息的可疑性。可逆图像信息隐写分析是近两年来信息安全领域提出的新问题。目前关于可逆图像隐写方法的隐写分析尚处于起步阶段，相关研究成果较少，主要 包括基于特征统计的隐写分析，如RCM(reversible contrast mapping)可逆图像隐写分 析，基于载密图像特征异常的隐写分析，如基于直方图位移的可逆图像隐写分析等，但从检 测意义上说，部分传统的隐写检测方法对于可逆隐写分析同样适用。目前，按照隐写分析针对的隐写方法来分，可以分为针对特定方法的特定隐写分 析方法和通用盲检测方法。一种特定隐写分析方法只分析一种特定的隐写方法，具有较高 的准确率，但当此种隐写方法改进后，针对该隐写方法的隐写分析方法就不再适用，例如经 典LSB隐写方法提出后，出现了针对经典LSB隐写方法的卡方分析方法，RS隐写分析方法 等，此后，改进的LSB隐写方法被提出以抵抗这些针对经典LSB隐写的隐写分析方法，例如 直方图补偿密写，最小直方图失真(least histogram abnormality, LHA)密写等。而通用 隐写分析方法由于其通用性，分析的隐写方法较多，但同时准确率也较低，针对不同的隐写 方法，通常具有不同的效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于图像平滑度变 化量特征的隐写分析方法，结合了特定隐写方法和盲检测方法的优势，具有一定的普适性， 同时具有较高的准确率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案一种基于图像平滑度变化量特征的隐 写分析方法，包括图像平滑度提取方法和图像平滑度变化量特征提取两大部分。图像平滑 度提取方法包括线段覆盖方法和平滑度计算两部分。线段覆盖方法包括0度方向线段覆 盖、45度方向线段覆盖、90度方向线段覆盖和135度方向线段覆盖，在线段覆盖后选取参 数并计算图像平滑度。平滑度变化量特征提取包含计算图像平滑度，用待分析的隐写方法 对图像进行隐写，计算隐写后图像平滑度和计算平滑度变化量特征四个步骤。提取平滑度 变化量特征后，利用支持向量机对训练样本的特征进行模型训练和对待测样本特征进行分 类，支持向量机技术属于公知技术，本专利技术主要介绍平滑度变化量特征提取过程，而平滑度 提取方法是平滑度变化量特征提取所用到的一种基本操作。0度方向线段覆盖过程为(1)按行方向逐行扫描整个灰度图像，获得一维数组PO ；(2)设置线段容量C，将数组PO中每个像素除以C并向下取整；(3)依次用线段覆盖一维数组PO中相邻的具有相同像素值的像素；(4)统计不同长度线段的频数，获得频数数组f0。45度方向线段覆盖过程为(1)按45度方向Z形扫描整个灰度图像，获得一维数组P45;(2)设置线段容量C，将数组P45中每个像素除以C并向下取整；(3)依次用线段覆盖一维数组P45中相邻的具有相同像素值的像素；(4)统计不同长度线段的频数，获得频数数组f45。90度方向线段覆盖过程为(1)按列方向逐列扫描整个灰度图像，获得一维数组P90 ；(2)设置线段容量C，将数组P90中每个像素除以C并向下取整；(3)依次用线段覆盖一维数组P90中相邻的具有相同像素值的像素；(4)统计不同长度线段的频数，获得频数数组f90。135度方向线段覆盖过程为(1)按135度方向反向Z形扫描整个灰度图像，获得一维数组P135 ；(2)设置线段容量C，将数组P135中每个像素除以C并向下取整；(3)依次用线段覆盖一维数组P135中相邻的具有相同像素值的像素；(4)统计不同长度线段的频数，获得频数数组Π35。图像平滑度计算过程为对于4个方向的线段覆盖，分别计算图像平滑度，计算过程为(1)选取阈值K，表示长度不小于K的线段为长线段；(2)计算长线段所占的比例，此比例即为图像平滑度，计算公式为权利要求1. ，其特征在于包括图像平滑度提 取方法和图像平滑度变化量特征提取两大部分；所述图像平滑度提取方法包括线段覆盖方 法和图像平滑度计算两部分，线段覆盖方法包括O度方向线段覆盖、45度方向线段覆盖、90 度方向线段覆盖和135度方向线段覆盖，对于得到的所述4个方向的线段覆盖，分别计算图 像平滑度；图像平滑度变化量特征提取包含计算图像平滑度，用待分析的隐写方法对图像 进行隐写，计算隐写后图像平滑度和计本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于图像平滑度变化量特征的隐写分析方法，其特征在于：包括图像平滑度提取方法和图像平滑度变化量特征提取两大部分；所述图像平滑度提取方法包括线段覆盖方法和图像平滑度计算两部分，线段覆盖方法包括０度方向线段覆盖、４５度方向线段覆盖、９０度方向线段覆盖和１３５度方向线段覆盖，对于得到的所述４个方向的线段覆盖，分别计算图像平滑度；图像平滑度变化量特征提取包含计算图像平滑度，用待分析的隐写方法对图像进行隐写，计算隐写后图像平滑度和计算平滑度变化量特征四个步骤；所述０度方向线段覆盖过程为：（１）按行方向逐行扫描整个灰度图像，获得一维数组Ｐ０；（２）设置线段容量Ｃ，将数组Ｐ０中每个像素除以Ｃ并向下取整；（３）依次用线段覆盖一维数组Ｐ０中相邻的具有相同像素值的像素；（４）统计不同长度线段的频数，获得频数数组ｆ０；所述４５度方向线段覆盖过程为：（１）按４５度方向Ｚ形扫描整个灰度图像，获得一维数组Ｐ４５；（２）设置线段容量Ｃ，将数组Ｐ４５中每个像素除以Ｃ并向下取整；（３）依次用线段覆盖一维数组Ｐ４５中相邻的具有相同像素值的像素；（４）统计不同长度线段的频数，获得频数数组ｆ４５；所述９０度方向线段覆盖过程为：（１）按列方向逐列扫描整个灰度图像，获得一维数组Ｐ９０；（２）设置线段容量Ｃ，将数组Ｐ９０中每个像素除以Ｃ并向下取整；（３）依次用线段覆盖一维数组Ｐ９０中相邻的具有相同像素值的像素；（４）统计不同长度线段的频数，获得频数数组ｆ９０；所述１３５度方向线段覆盖过程为：（１）按１３５度方向反向Ｚ形扫描整个灰度图像，获得一维数组Ｐ１３５；（２）设置线段容量Ｃ，将数组Ｐ１３５中每个像素除以Ｃ并向下取整；（３）依次用线段覆盖一维数组Ｐ１３５中相邻的具有相同像素值的像素；（４）统计不同长度线段的频数，获得频数数组ｆ１３５；所述图像平滑度计算过程为：对于上述４个方向的线段覆盖，即０度方向线段覆盖、４５度方向线段覆盖、９０度方向线段覆盖和１３５度方向线段覆盖，分别计算图像平滑度，计算过程为：（１）选取阈值Ｋ，表示长度不小于Ｋ的线段为长线段；（２）计算长线段所占的比例，此比例即为图像平滑度，图像平滑度计算公式为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）ｄｉｒ＝０，４５，９０，１３５，Ｋ＝３，４，５Ｓｄｉｒ（Ｋ）为图像在ｄｉｒ方向上，阈值Ｋ下的图像平滑度，ｔｄｉｒ为在ｄｉｒ方向上线段覆盖中最长线段的长度，ｄｉｒ方向为０度方向、４５度方向、９０度方向线和１３５度方向，ｆｄｉｒ为ｄｉｒ方向上不同长度线段的频数；所述图像平滑度变化量特征提取过程为：（１）计算一幅图像在０度方向、４５度方向、９０度方向、１３５度方向上，不同阈值Ｋ下的平滑度Ｓ；（２）用待分析的隐写方法对图像进行隐写；（３）计算隐写后图像在０度方向、４５度方向、９０度方向、１３５度方向上，不同阈值Ｋ下的平滑度Ｓ’；（４）计算隐写后各图像平滑度的变化量，此变化量作为特征，计算公式为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛佳俊，陈真勇，范围，熊璋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11