（通信与信息系统专业论文）抗统计分析的图像信息隐藏算法.pdf

抗统计分析的图像信息隐藏算法 摘要 在当今的网络化和信息化社会中，信息处理技术和通信手段飞速发展，各种 多媒体信息可以在各种通信网络中方便、快捷地传输。但与此同时，网络的开放 性又使得任何数据在传输过程中都有可能遭到攻击和窃取，使得各种关系国家安 全、军事机密、经济发展乃至个人隐私等方面的信息安全问题更加突出。因此怎 样在传播中保护这些秘密信息已经成为当今通信技术领域的一个重要课题。而信 息隐藏技术是一种新的秘密通信的方法，它把秘密信息隐藏在其他多媒体信息之 中，通过载体的传输从而实现隐秘通信。它与信息加密相比，加密是把通信的内 容隐藏，隐写术是把双方正在通信的事实隐藏，因此其安全性更高。 隐写术同样会被不法分子所利用，针对这种情况，各国安全机构开展了信息 隐藏分析技术的研究，该技术也称为隐写分析技术。隐写术与隐写分析技术的关 系类似于加密技术与密码分析技术。这样，隐写术的安全性就取决于隐写分析是 否有能力判断所截获的信息含有秘密信息。目前用得较为广泛的隐写分析技术是 基于统计特性的。因此，怎样尽可能地保持隐写前后信息的统计特性已成为隐写 术的新的研究方向。 本文提出一种算法，该算法按照基于模型的隐写术的理论，把秘密信息隐藏 在自然图像中。我们选取的模型是自然图像的d c t 系数服从拉普拉斯分布，并假 设量化后的d c t 系数( 即j p e g 系数) 也服从该分布。我们首先产生一个伪随机序 列m 来模拟一个加密信息，然后该伪随机序列经过一个算术解码器，生成一个o ， 1 不是均匀分布的序列 乞。算术解码的参数由图像值相邻的两j p e g 系数的比 例关系来决定。最后该序列嵌入到原始图像j p e g 系数的最低有效位( l s b ) 。信 息提取的过程则刚好相反。最后，文章对10 9 幅5 1 2 5 1 2 8b i ts 的自然灰度图 像进行实验。实验结果表明隐藏了秘密信息的图像其j p e g 系数直方图的统计特 性能较好的保持，同时又有较高的嵌入效率扣容量。 关键词：信息隐藏，隐写术，统计隐写分析，离散余弦变换，算术编解码 垫堕盐坌塑塑璺堡堕星堕壁簦鲨 a b s t l a c t i nt h em o d e mn e t w o r ka 1 1 di l l f o 眦a t i o ns o c i e t y ，t 1 1 et e c h n o l o g yo fi n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g a n dc o m m u n i c a t i o nd e v e l o p r a p i d l y ， m a l l yt y p e s o fm u l t i m e d i a i n f o n n a t i o nc a l lb et m s f e 仃e d 岫o u 曲a l lk i n d so fn e t w o r kc o n v e n i e m l ya n df a p i d l y b u ti nt 1 1 es a n l et i m e ，t h en e t w o r ki so p e nt oe v e r ) r o n e ，i tm a l 【e st h a ta n y t h i n g t r a n s f e r r i n gi nt h en e t w o r kc o u l db ea t t a c k e do rs t o i e n t h a tm a k e sm ei n f o r m a t i o n s e c u r i t yp r o b l e mo fn a t i o n a ls e c l 】d t y ，m i l i 诅r ys e c r e t ，e c o n o m ya n dp r i v a c ym o r e e v i d e n c e t h e r e f o r e ，h o wt op r o t e c tt h es e c r e ti n f o m a t i o nh a sb e c o m ea ni m p o r t a n t t o p i ci nm o d e mc o m m 眦i c a t i o n s t e g a n o g r 印h yi san e wt e c l u l 0 1 0 9 yo fs e c r e t c o m m u n i c a t i o n nh i d e st h es e c r e ti n f o r n l a t i o ni nt h eh o s tm u l t i m e d i a t h r o u 曲t h e t r a i l s f e r r i n go fm es t e g a l l o g r a m ，s e c r c tc o m m u i l i c a t i o nc a nb ea c h i e v e d c o m p a r e dt o t h ee n c r y p t i o n ，s t e g a n o g r a p h yi sab e t t 甜m e t h o df o rs e c r e tc o m m u n i c a t i o n ，b e c a u s e e n c r y p t i o nm a i ( e s 1 ec o n t e mc a nn o tb eu n d e r s t o o do n l y ，s t e g a l l o g r 印h yh i d e sm e f 犯to f c o m m u n i c a t i o n s t e g a l l o 鲫h yc a na l s ob eu s e da si l l e g a lp u r p o s e s u p o nt h i ss i t u a t i o n ，t h e s e c r c to r g a n i z a t i o no fm a n yc o u m r i e sh a sd o n eal o to fr e s e a r c ho ns t e g a i l a l y s i s t h e r e l a t i o n s k po fs t e g a n a l y s i sa r 以s t e g 强。铲a p h yi s 也es a m e a se n c 聊t i o na n a l y s i sa n d e n c r y p t i o n t h es e c 曲t yo fs t e g a n o g r a p h yl i e so nw h e t h e rs t e g a n a l y s i sc a nj u d g e m e r ei ss e c e ni n f o r m a t i o nh i d e di nt h ei n f o n n a t i o nh ec a p t u r e d 。a tp r e s e n t ， s t e g a i l a l y s i sb a s e do ns _ a t i s t i c a lf e a t u r ei su s e dw i d e l y h o wt om a i n t a i nm i ss t a t i s t i c a l f 色a t u r eb e f o r ea n da & rs t a g a i l o g r a p h yh a sb e c o m ean e wr e s o a r c ht o p i c ， i n t h i sp 印e r ，w ep r e s e n tan e wa l g o r i m mf o rs t e g a n o g r 印h y nh i d e s 血es e c r e t i n f o m a t i o ni nt h el s b ( l e a s ts i g n i f i c a n tb i t ) o fj p e gc o e m c i e n to fn a t w ei m a g e a c c o r d i n gt om em b s ( m o d e ib a s e ds t e g a n o 盯印h y ) w ec h o o s et h em o d e lm a tm e d c tc o e 瓶c i e n to fn a t u r ei m a g eo b e yl 印l a c ed i s 仃i b u t i o na n da s s 啪et 1 1 a tq u a n t i z e d d c tc o e f f i c i e n t ( j p e gc o e m c i e n t ) a l s oo b e ym i sd i s 仃i b u t i o n f i r s t l 弘w eu s ea p s e u d o r a n d o ms e q u e n c e 埘 t os i m u l a t ee n c r y p t e di 碰b r r n a t i o n t h e nw ep u tt h e i i 一 垫堑生坌堑塑里堡笪：垦堕堕星鲨 p s e u d o r a i l d o ms e q u e n c ei n t oa l la r i t e t i cd e c o d e r t oc r e a t eas e q u e n c e 肘。诎 t h a t oa n d1a r en o td i s 廿i b u t e de q u a l l y t h ep a r a m e t e ro fa r i t h m e t i cd e c o d e r i sd e t e n n i n e d b yp 。o p o r t i o no ft w oj p e gc o e m c i e l l t sp r o x i m a t ei nt h eh j s t o g r a m f i n a l l y ，m 。，池 i se m b e d d e dt ot l l el s bo fj p e gc o e m c i e n t t h ep r o c e s so fe x t r a c t i o ni sm e r e v e r s e t ot h ee m b e d d j n g a tt h ee n do ft 圭l i s p 印e r ，w ed oa | 1e x p e r i m e n to nas e to f 5 1 2 5 1 2 8 b “sg r e y - s c a i en a t l l r cj m a g e t h er e s u j ts h o w st h a t “c a f lm a i n t a i nm e h 1 8 t o g r a n l0 fj p e gc o e 伍c i e n to f t h es t e g 肌o g r 唧v e r yw e l l ，f u r m e n i l o r ei t l l a sh i 出 e m b e de m c i e n t 柚dc a p a c i t y k e ) w o r d s ：i n f o 蛐a t i o nh i d m g ，s t e g a n o g r a p h y ，s t a t i s t i c a ls t e g 柚a l y s i s ，d i s c r e t e c o s j n e1 r 觚s f 0 彻，蹦t l l i l l e t i ce n c o d i n g d e c o d i n g i i i 抗统计分析的幽像信息隐藏算法 第一章选题背景和意义 随着现代科学技术的发展，尤其是信息技术的飞速发展，计算杌弼络对整个 社会的科学与技术、经济与文化带来了巨大的推动和冲击。因特网的广泛使用成 为人类二十世纪最重大的事件之一，人类已强烈地依赖于计算机网络。计算机网 络涉及到国家的政府、经济、军事、文教等各个重要领域，而因特网又是一个开 放的网络，在其上传输的信息极有可能被攻击、窃取或者篡改，因此信息的安全 性和可靠性己成为新世纪世界各国关注的焦点。 隐秘通信技术作为信息安全技术一个重要方面，已经获得了广泛的应用。现 阶段，实现隐秘通信的方式主要有3 神：安全信道、加密技术和信息隐藏【l 一4 l 。 安全信道是一种专为发送者和接收者建立的信息通道，除了发送者和接收者之 外，其他人无法访问。因此安全性非靠好，但实现复杂、代价过于昂贵。加密技 术是一种最常用的隐秘通信技术，通过加密密钥，重要信息被加密成密文传输， 没有密钥无法解读信息。但加密技术也存在一定的缺点：因为经过加密的信息大 多会变得混乱不堪，这样一来更容易引起一些别有用心的人的注意。在网络传输 过程中，加密后的密文可能在通过某些网络节点时被攻击或篡改甚至无法通过而 造成信息传输的失败。这就是说，加密技术形成的密文预示了重要信息的存在， 从而引起破解者的关注。 随着数字化技术的发展，一种新的信息安全手段信息隐藏技术逐渐成为 研究的热点。信息隐藏技术是将秘密信息隐藏在其它媒体中，通过载体媒体的传 输，实现隐秘信息的传递。信息隐藏技术摆脱了数据加密技术的致命缺陷，可以 在看似很正常的载体中嵌入信息，进行传递，大大增加了隐秘通信的隐蔽性，信 息隐藏技术包括了数字水印( d i g i t a lw 眦椰a r k ) 技术和隐写术( s t e g a i l o 黟印h y ) 两个 重要分支。数字水印技术是指用数字信号处理的方法在多媒体数据中嵌入隐蔽的 标记，它通常应用在防伪和版权保护。隐写术是一种秘密通信的手段，它通过隐 藏秘密数据的存在性来获得秘密通信的安全f 5 ，6 1 。 隐写术是一门古老的技术，晟早甚至可以追溯到古代。在欧洲，公元前一世 纪隐形墨水就成为传递秘密消息的一种重要方式。历史学之父 e d o t u s 也于公 垫堕盐坌塑堕旦堡堕星堕璺蔓鲨 元前4 0 0 年撰写的历史一书中，也记录了在人的头皮上刺上信息，通过头发 隐蔽通信。到了现代社会，信息隐藏技术应用更加广泛，已经应用于信息安全保 障体系的诸多方面。可以预见，未来信息隐藏将成为隐秘通信的重要手段【7 。 信息隐藏技术是将秘密信息隐藏在其它媒体( 如音频、视频、图像) 中，通 过载体的传输，实现秘密信息的传递。它通常以音频、视频或图像中的一种作为 载体，将秘密信息嵌入到其中，以一种只有接收者才知道信息存在的秘密途径传 送信息。和加密技术相比，信息隐藏的目的在于保证隐藏的信息不引起人们的注 意，从而减少被侵犯的可能，而加密技术着重于隐藏秘密信息的内容。换句话说， 传统的密码术是隐藏通信的内容，即使秘密信息被截获也无法解读，而隐写术是 隐藏双方正在通信这一事实。 但是信息隐藏技术也同样可以被不法分子所利用。据u s at o d a y 新闻 8 和 c n n 新闻报道 9 ，本拉登等恐怖分子已经采用信息隐藏技术作为重要的工具 在i n t e m e t 上传递重要的信息、散布消息、筹集资金、组织恐怖袭击等。针对这 种情况，各国安全机构开展了信息隐藏分析技术的研究，该技术也称为隐写分析 技术( s t e g a l l a l y s i s ) 。隐写术与隐写分析的关系类似于加密技术与密码分析的关 系。 隐写分析技术根据达到的效果可分为3 类：( 1 ) 攻击技术，对隐秘载体的破 坏，使信息无法被提取，破坏隐秘通信。( 2 ) 检测技术，判断是否存在隐藏信息， 是一个二值问题。( 3 ) 破解技术，即分析出隐藏的信息内容。现在的隐写分析主 要集中在检测和攻击上，破解的技术难度很大，至今还没有深入的研究成果。攻 击技术相对简单，便于实现。对图像文件的裁剪、旋转、效果改变、格式转换都 可认为是一种攻击过程。检测技术作为信息隐藏分析的第一步，显得尤为重要。 而检测技术又可以分为非盲检测与盲检测。非盲检测：即检测过程需要隐秘载体 和原始载体对比，这种方法相对简单。但通常原始载体是无法获得的，因此非盲 检测技术的应用有很大的局限性。盲检测技术是指在没有原始载体相对比的情况 下，仅通过隐秘载体检测隐藏信息，是最常用隐写分析技术。到目前为止，大多 数的盲检测算法是根据隐秘载体的统计特性的变化来检测是否隐藏了信息的。 正因为有了隐写分析技术，隐写术的安全性就取决于截收者是否有能力判断 截收到的信息中是否存在秘密信息。由于隐写术是通过改变原始载体的数据来达 2 抗统计分析的图像信息隐藏算法 到隐藏信息的目的，这就使得载密媒体与原始媒体存在差异。这种差异表现在嵌 入信息前后多媒体数据的特征发生了改变。隐写分析正是利用了隐写术这个固有 的属性，通过检查所截获的多媒体数据的特征来判断是否隐藏了信息，而统计特 性的检测最为重要，也较容易实现。因此，为了对抗现存的和未来的隐写分析算 法，必须要求隐写术算法能尽可能小地改变载密载体的统计特性。这样载密载体 与原始载体之间统计特性的差异才能最小。 至今，已经有一些隐写术算法应用于数字图像( 如j p e g 格式) 和数字音频 ( 如m p 3 格式) 中。这些算法通常是把待隐藏的信息嵌入到多媒体数据的最低 有效位( l s b ) 中。尽管这些算法对于肉眼来说是不可见的，但却很容易被一些 简单的统计算法检测出来。这是因为仅仅通过简单地改变多媒体数据的l s b ( l e a s ts i g n j f i c a l l tb i t ) 信息的话，多媒体数据的一些统计特性，如直方图，就 会发生明显的改变。因此，本课题运用基于模型的隐写术【1 0 ，研究数字图像在 d c t ( d i s c r e t ec o s i n et r a n s f o 姗) 域的统计特性，使得图像在嵌入信息前后的各 种统计量尽可能地保持不变，同时又有高的容量和嵌入效率，以便抵抗统计检测。 抗统计分析的图像信息隐藏算法 第二章隐写术与隐写分析的研究现状 2 1 信息隐藏名词解释与相关指标 先以数字图像为例，介绍一下与信息隐藏有关的几个概念。容量：指的是嵌 入信息的大小与原始图像的大小的比值。嵌入效率：平均每改变一个数字图像的 系数所能嵌入的比特数。稳健性( 也叫鲁棒性) ：嵌入了信息的数字图像经过某 些图像处理手段后若仍能够从中检测出信息，则说明该隐藏算法是稳健的。 信息隐藏的一般模型如图1 所示 待嵌入 的信息 嵌入提取 【 厂_ 入卜叫信道l _ 一 一提 i 。一】 始 体 方 信息隐藏 接4 分析 图1 信息隐藏的一般模型 提取的 信息 对于信息隐藏，必须考虑以下两点：( 1 ) 在载体中嵌入信息应该具有隐蔽性。 嵌入信息后，不会引起原始载体发生可感知的降质。当然随着嵌入信息的增加， 载体的降质可能越明显。( 2 ) 嵌入的信息应该具有定的鲁棒性，即能够抵抗外 来的有意无意的攻击。在不同的应用中，对这两点考虑的侧重点是不同的，需要 在二者之间寻找一个平衡点。当利用信息隐藏技术实现隐秘通信时，因为网络带 宽有限，对单位载体的信息量具有较高的要求，而对于嵌入的鲁棒性没有严格的 抗统计分析的图像信息隐藏算法 要求；对于数字水印系统，为了实现产品的版权保护，必须保证数字水印能够抵 抗强烈的攻击和破坏，而嵌入的信息量要求不高。因此，容量与嵌入效率是评价 隐写术算法的两个重要指标，而稳健性则是评价数字水印算法的主要指标之一。 2 2 隐写分析技术的分类 正如前面所说的，隐写术与隐写分析的关系就相当于密码学与密码分析的关 系一样。隐写术与隐写分析是对抗性的研究工作，而正因为这样，才使得隐写术 与隐写分析不断地深入。因此，我们有必要先研究目前各种的隐写检测算法。 基于图像的检测技术根据研究客体大致可分为两类： ( 1 ) 对比检测技术( 非盲检测) 在对比检测技术中，检测过程需要将隐秘载体和原始载体对比，通常从原始 载体和隐秘载体的像素之间的关联分析、变换域系数的关联分析发现隐藏信息的 可能性。这种方法相对简单，但在通常情况下，由于原始载体无法获取，因此实 际意义不大。 ( 2 ) 盲检测技术 盲检测技术就是指在没有原始载体的情况下，只通过隐秘载体检测隐藏信 息。通常通过对自然数字图像特征进行分析，分析嵌入信息后引起的特征改变 从而判断是否存在信息的嵌入。盲检测技术的难度较大，但具有更广泛的应用前 景。 根据研究角度，基于图像的信息隐藏检测技术可阱分为2 种： ( 1 ) 时空域方法 时空域方法主要用于检测基于时空域嵌入方法的信息隐藏，如：l s b 嵌入方 法。时空域方法实现简单，但检测能力有限，多数算法仅采用了一阶统计量的方 法。 ( 2 ) 频率域方法 对于嵌入信息的数字图像，在频率域中呈现出与原始图像不同的特性，利用 这种特性可以检测是否存在信息嵌入，常用的频率域方法有：傅立叶变换f t ， d i s c r e t ef o u r 渤t r a n s f o r h l ) 、离散余弦变换( d c t ) 和离散小波变换( d w t ，d i s c r e t e 抗统计分析的图像信息隐藏算法 w a v e l e tn a n s f o r n l ) 等方法。 根据检测的特征【1 1 】，基于图像的信息隐藏检测系统的检测方法有2 种： ( 1 ) 基于签名的检测方法 针对已知的隐藏算法和工具，分析信息嵌入的模式，从而判定是否存在该算 法或工具实现的信息隐藏。该方法的优点是检测准确性高，可以分辨出具体的嵌 入算法和工具，但缺点是对未知模式无能为力，无法检测未知的隐藏算法和工具。 f 2 1 基于统计的检测方法 在信息嵌入到数字图像中后，改变了数字图像的统计特性，根据统计特性的 偏离判定是否存在信息隐藏。该算法的优点在于寻求一类图像或算法的检测方 法，而不是针对于某个工具、算法，具有较通用的检测能力。但缺点是检测准确 性受外界因素影响大，无法分辨是哪一种隐藏工具和算法。 由此可见，如何抵抗统计隐写分析是本文研究的重点问题。 2 3 隐写分析技术的研究现状 衡量基于图像的信息隐藏系统的技术指标包括： ( 1 ) 检测的快速性，这对于建立面向大型网络应用的系统是非常重要的 ( 2 、检测的准确性，包括： 误报率( 脚s ep o s i t i v e ) ，原本没有信息隐藏被误认为隐藏了信息 漏报率( f a l s en e g 撕v e ) ，原本隐藏了信息被误认为没有隐藏信息 基于图像的信息隐藏的检测技术属于一种多学科的交叉技术，整个知识体系 层次如表l 所示： 表1 基于图像的信息隐藏检测技术的知识体系 信息隐藏检测软件系统 信息隐藏检测实现技术研究 图像特征分析信息隐藏算法工具检测算法 基于图像的信息隐藏检测技术知识体系包含了3 个层次 6 抗统计分析的图像信息隐藏算法 ( 1 ) 图像特征分析、信息隐藏算法工具、信息隐藏检测算法是整个知识结构的 基础 ( 2 ) 信息隐藏检测实现技术是信息隐藏检测技术提炼、优化的过程。采用多种 机制，如分布式处理、并行计算、高效的体系结构等手段提高检测的快速性；同 时采用自适应的过程不断调整检测系统的结构和参数，采用多种算法相互融合， 提高检测的精确性，降低误报率和漏报率。 ( 3 ) 信息隐藏检测软件系统是信息隐藏检测技术的应用层次。面向i n t e m e t 的 图像信息隐藏检测系统一定具有广泛的应用前景。 基于图像的信息隐藏检测技术以数字图像作为载体和研究对象。数字图像可 分为以下几类： 原始图像f b m p ，p g m ，r a s ，t i f f l 有限调色板图像( g i f ，p n g ) 有损压缩图像( j p e g ，w 愆v e l e t ，f r a c t a lc o m p r e s s i a n 、 对于不同的来源、格式、类型和不同的图像处理方法，数字图像具有不同的 特征。原始图像文件包括了通过扫描仪设备、数码相机设备直接获取的原始位图 数据。通过p h o t o s h o p ，p a i n t b m s h ，a c d s e e ，m i c r o s o n p h o t oe d i t o r 等工具对图 像文件进行效果处理、格式转换等，都会引起原始图像文件的统计特征的改变。 同理，信息隐藏到图像文件中后也会带来图像统计特性的改变，而且不同的嵌入 信息，对特征的改变也不相同。因此，对于不同的图像、不同的信息隐藏算法和 工具，应用的检测算法应该是不相同的。 w j s t s t o n et e c h n o l o g i e s 在a f r li n f o n n a t i o nd i r e c t o r a t e 的资助下，建立了 s t e g a n o g r 印h yi n d e xl i b r a r y ( s i l ) ，对图像进行分类。通过研究自然图像( 自然 图像指数码相机、扫描仪获取的图像) ，检测由于信息嵌入而带来的非自然图像 特性。 土耳其的a v c i b a s 等人提出了图像品质特征和多元回归分析的方法对数字图 像的特征进行分析 1 2 ，1 3 】。可以应用于基于图像的数字水印检测和基于图像的 信息隐藏检测两个方面。通过对数字图像分析，提出了6 类数字图像的品质特征： ( 1 ) 基于像素差别的特征量。通过两个图像的像素间比较，寻找差异。 ( 2 ) 基于相关性的特征量。通过相关函数，分析两个图像之间的相似性。 垫堕盐坌塑堕鬯堡焦星堕登簦蓬 ( 3 ) 基于图像边缘品质的特征量。数字图像的边缘包含有重要的图像特征， 通过图像边缘算法，对图像特征进行分析。 ( 4 ) 基于频谱距离的特征量。从图像傅立叶变换域频谱特性考虑，建立图像 的变形惩罚函数。 ( 5 ) 基于上下文的特征量。根据图像中邻近像素之间的关系进行分析。 ( 6 ) 基于人类视觉系统的特征量。引入了人类视觉的h v s ( h u m a nv i s u a i s y s t e m ) 模型。 在选定了图像品质特征后，采用a n o v a 分析技术，寻找最大差异。再采用 多元回归分析方法进行分析，建立最优分类器，通过大量测试图像和模糊化的图 像对最优分类器进行学习，建立检测模式。 下面分析一些现有的隐写分析方法，这对研究新的隐写术有极大的帮助。 ( 1 ) 视觉分析法 w s t f e i d 和p m z m a i l n 比较系统地提出了信息隐藏分析方法，包括可视分析 和统计分析两种方法 1 4 。可视分析，即利用人类清晰分辨视觉的能力来对掩密 图像进行分析的方法。可视分析方法否定了数字图像的最低位是完全随机的，信 息嵌入时可以被替换的思想。该方法的基本思路是移除所有隐蔽消息的原始图像 内容，使人的视觉系统可以分辨出隐藏的消息和图像的原始内容。嵌入过滤器的 构造是关键，既要保留隐藏信息，又要去除隐蔽消息的原始图像内容。例如：在 一个2 5 6 色调色板图像中，调色板集合都可以通过8 个二值图像表示8 个位平面。 假设图像m g ，y ) 为2 5 6 色调色板图像，p 集合是所有像素的集合，有 p 0 ，2 5 5 。则第，个位平面( 0 f 7 ) 二值图像，对于图像的颜色索引值世， 都有： 砒坼= 糍笔j ： 其中，m z ，且使0 s 女玉2 5 5 。 即黑色代替排序后的奇数位调色板，白色代替排序后的偶数位调色板，通过 人的视觉系统观察新构成的图像，可以检测采用e z s t e g o 工具隐藏的信息。实质 上，它提取的就是调色板l s b 。该方法可以检测多种图像隐藏工具，如：e z s t e g o 、 抗统计分析的图像信息隐藏算法 s t 0 0 l s 、s t e g a l l o s 、j s t e g 等。当然，这个算法有个缺点就是不能分辨严重受到噪 声污染的图像或是复杂纹理的图像是否有嵌入信息。另外视觉检测虽然简单，但 由于依赖于人类的视觉系统能力，因此有很大的局限性，而且很难做到检测的自 动化。 ( 2 ) p o v s ( p a i r so fv a l u e s ) 统计分析方法是更为有效的分析方法，它可以检测到视觉系统无法察觉的信 息隐藏。e z s t e g o 工具通过覆盖排序调色板索引值的最低有效位来嵌入信息，排 序的调色板索引奇偶位形成一个索引对，称为p o v s ( p a i r so fv a l u e s ) ，表示信息 位o 和1 。该方法首先假设隐秘信息是服从均匀分布的，通过比较隐秘信息的理 论的频率分布和隐秘载体的样本分布，进行检验，发现隐藏信息。假设嵌入信息 前某索引值为n ，嵌入信息后为”，理论上嵌入信息后一个索引值为偶数的像素 点出现的频率，z ：。应该是n ：，= 兰尝，而通过抽样得到的实际的索引值为2 f 的 像素点出现的次数吃构造统计量x ：杰垒生 进，则嵌入概率为 蹦一痢镶 当存在信息嵌入时，尸应接近于l 。该方法的关键点在于隐秘信息理论的频 率分布的构造。对于连续嵌入的信息隐藏，该算法有较好的检测能力，包括时空 域的隐藏工具，如e z s t e g o ；频率域的隐藏工具，如j s t e g 。但对于扩散嵌入、随 机嵌入等非连续嵌入方法，如：s t 0 0 1 s 、s t e g a l l o s 等，该方法并不能得到很好的 效果。 ( 3 ) r q p ( r a wq u i c kp a i r s ) j e s s i c af r i “c h 等人提出了在彩色图像中检测隐藏信息的方法，也称为 r q p ( r a wq u i c kp a i r s ) 方法 1 5 】。当嵌入l s b 信息后，新的调色板会产生很多相 近的颜色对。大量的颜色对的出现，表明可能存在隐藏信息。该方法不仅仅适用 于g i f 、p n g 等调色板图像，而且还适用于真彩色图像。该方法通过构造相近 9 垫篓生坌堑塑塑堡鱼：垦堕堕蔓鲨 一 的颜色对与所有颜色对的比值作为衡量是否存在隐藏信息的判据。对于没有嵌入 信息的原始图像，值应该较小。实际上闽值选取是很困难的。因此采用一种变换 的方式：如果把消息嵌入到已经嵌入消息的图像中，值的变化应该很小，而嵌入 到原始图像中时，值变化很大。该方法还可以大致地分析出嵌入信息的大小。嵌 入信息的大小是影响该算法检测效率的个重要因素。当在图像中独立的颜色数 少于3 0 ，有不错的检测能力，但是当大于5 0 ，检测效率则变坏。该方法的 不足之处在于：首先，该方法不适用于独立颜色数较多的图