[發明專利]一種基于多類殘差圖像的JPEG隱寫分析方法和系統

在審

• 申請號: 202210967453.6
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115797135A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 夏超;劉亞奇;金鑫;崔鴻雁;符佳慧;張素平
• 申請（專利權）人: 北京電子科技學院;鄭州信大先進技術研究院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06V10/50;G06V10/54;G06V10/764;G06V10/80
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發明涉及一種基于多類殘差圖像的JPEG隱寫分析方法和系統。該方法包括：解壓JPEG圖像；選取多種不同尺寸的濾波器對解壓后的圖像進行濾波，得到濾波型殘差圖像；對濾波型殘差圖像進行線性運算和/或非線性運算，得到運算型殘差圖像；對濾波型殘差圖像、運算型殘差圖像進行降采樣操作，劃分成若干子圖像；提取各個子圖像的直方圖特征；對子圖像的直方圖特征進行合并操作，得到各個濾波型殘差圖像、運算型殘差圖像對應的特征，并進行拼接，形成隱寫分析特征；利用隱寫分析特征，采用分類器進行隱寫分析。本發明采用多種手段生成多樣而互補的殘差圖像，提供了一種新型的JPEG隱寫分析方法和系統，能夠提高針對JPEG圖像自適應隱寫算法的檢測精度。

技術領域

本發明涉及信息隱藏領域，具體為一種基于多類殘差圖像的JPEG隱寫分析方法和系統。

背景技術

隱寫作為信息隱藏領域的重要分支，可通過將秘密消息嵌入到多媒體文件中達到隱蔽通信的目的。JPEG圖像在互聯網上被廣泛使用，具有冗余空間充足、應用普遍等特點，是一種良好的隱寫載體。近期提出的JPEG圖像自適應隱寫算法，例如UED、J-UNIWARD，可將秘密消息的嵌入位置限制在圖像中難以建模的復雜紋理和噪聲區域，具有很強的抗檢測性。

作為隱寫的對抗技術，隱寫分析主要致力于判斷待測文件是否含有秘密消息，從而發現、阻止甚至破壞基于隱寫的隱蔽通信行為。針對JPEG圖像自適應隱寫算法的通用盲檢測方法是近年來JPEG隱寫分析技術的研究重點。此類通用盲檢測方法一般采用“隱寫分析特征+分類器”的架構。有效的隱寫分析特征是提高通用盲檢測方法檢測精度的關鍵。針對JPEG圖像，目前常用的隱寫分析特征主要包括DCTR(Discrete Cosine TransformResidual)特征(Holub V,Fridrich J.Low-complexity features for JPEGsteganalysis using undecimated DCT[J].IEEE Transactions on InformationForensics and Security,2015,10(2):219–228.)和GFR(Gabor Filter Residual)特征(Song X F,LIU F L,YANG C F,LUO X Y,ZHANG Y.Steganalysis of adaptive JPEGsteganography using 2D Gabor filters[C].Proceedings of the 3rd ACM Workshopon Information Hiding and Multimedia Security,2015:15-23.)。針對JPEG圖像自適應隱寫算法，DCTR和GFR相較早前的PEV、CC-JRM能夠取得更高的檢測精度。DCTR和GFR的主要計算步驟如下：(1)解壓JPEG圖像；(2)構造濾波器并和解壓后圖像進行濾波得到殘差圖像；(3)根據相位對殘差圖像進行隔8降采樣操作，劃分成64個子圖像；(4)提取各個子圖像的直方圖特征；(5)根據對稱性，合并直方圖特征；(6)拼接形成最終的隱寫分析特征。DCTR和GFR兩者之間主要的區別在于使用了不同的濾波器，分別使用了8×8的DCT濾波器和8×8的Gabor濾波器。

在隱寫分析中，殘差圖像的多樣性對檢測效果起到至關重要的作用。但是，DCTR和GFR采用的殘差圖像生成方式較為單一：(1)僅通過濾波方式得到殘差圖像；(2)只使用8×8固定尺寸的濾波器進行濾波。單一的生成方式會導致殘差圖像的多樣性不足，無法全面地捕獲隱寫嵌入給圖像統計特征帶來的變化，從而對隱寫檢測精度造成影響。因此，從多個角度增加殘差圖像的多樣性，提供一種新型的JPEG隱寫分析方法，具有重要的意義。

發明內容

當前主流的JPEG隱寫分析特征(DCTR和GFR)存在殘差圖像生成方式過于單一的問題。如果只是簡單地堆疊大量相似的殘差圖像，則只會造成特征維數的增加，并不能提高檢測精度。本發明采用多種手段生成多樣而互補的殘差圖像，提供一種新型的JPEG隱寫分析方法和系統，能夠進一步提高針對JPEG圖像自適應隱寫算法的檢測精度。

本發明所采用的技術方案是：