. ..
1 1 0
Pixel location
Lowest 3 of the 8 bit planes
78 =
2011-11-30
14
Lena gray image
2011-11-30
15
Lena位平面
2011-11-30
16
Lena位平面
2011-11-30
17
Lena位平面
2011-11-30
ac1,8 ac2,8 ac3,8 ac4,8 ac5,8 ac6,8 ac7,8 ac8,8
33
其他隐写方法
•扩频隐写算法 •量化索引调制隐写方法
量化指数调制, QIM, Quantization index modulation
•统计隐写算法
36
第三章 主要内容
•隐写术概述 •经典隐写算法 •隐写分析方法
2011-11-30
37
隐写分析
•隐写与隐写分析，盾与矛 •隐写分析的目的在于揭示媒体中隐蔽信息 的存在，甚至只是指出媒体中存在隐写信息 的可疑性
2011-11-30
38
隐写分析条件
•Stego-only attack 分析者仅有含密对象，完全盲分析； •Known message attack 分析者知道隐蔽的信息； •Known cover attack 分析者持有原始载体；
42
χ 分析
2
左上角的一半
2011-11-30
43
原始直方图
2011-11-30
44
隐写直方图
2011-11-30
45
χ 分析
2
* h2i =
h2i + h2i +1 h −h ，q = 2i 2i +1 ； 2 2
* h2i − h2i +1 h2i − h2i * 当2h2i 较大时，根据中心极限定理， = ~ N (0,1)； * * 2 h2i h2i * (h2i − h2i ) 2 r=∑ ∈ χ 2分布,k 等于h2i 和h2i +1所组成数字对的数量； * h2i i =1 k
2011-11-30
3
第三章 主要内容
•隐写术概述 •经典隐写算法 •隐写分析方法
2011-11-30
4
隐写术
•Steganography
In steganography, the object of communication is the hidden message. This message may have nothing to do with the carrier. A goal of steganography is to keep the message (or the communication of) from being detected.
2
•最低1位
1/2, MN/2, PSNR=-10log10(1/255/255/2)=51.14dB
•最低2位
3MN/2，PSNR=46.37
•最低3位
7MN/2，PSNR=42.69
•最低4位, PSNR=39.38; 最低5位, PSNR=36.23.
2011-11-30 21
Lena and Baboon
2011-11-30 39
隐写分析条件
•Chosen stego attack 分析者持有隐写工具，知道隐写内容； •Chosen message attack 分析者持有隐写工具； •Known stego attack 分析者知道隐写算法，同时持有原始载体 和含密对象。
2011-11-30 40
LSB隐写分析方法
χ 2分析（利用直方图特性） •
•信息量估计法（利用直方图特性）
[1] Fridrich J., Goljan M., Du R., Detecting LSB Steganography in Color and Gray-Scale Images. Magazine of IEEE Multimedia, Special Issue on Security, 2001. Issue:22~28 [2] Fridrich J., Goljan M., Practical Steganalysis of Digital Images – State of the Art. In Security and Watermarking of Multimedia Contents IV, Proceedings of SPIE, 4675. USA: San Jose. Jan. 2002:1~13
Monash University, Australia
2011-11-30 12
信息隐藏与提取——实例演示
•基于LSB方法的信息隐藏与提取 LSB：Least Significant Bit，最低有效位.
2011-11-30
13
位平面Bit plane
Gray scale value of 78 represented by 8 bits 0 1 0 0 1 1 1 0
2011-11-30 41
χ 分析
2
•以灰度图像为例
设图像灰度值为j的像素数为h j , j ∈ [0, 255]。 那么隐写过程，相同：不变；不相同：2i < − > 2i + 1。 完全替代：h2i 和h2i +1的值比较接近； 未经密写：h2i 和h2i +1的值相差得远一些。
2011-11-30
2011-11-30
32
DCT系数
dc ac 2,1 ac3,1 ac4,1 ac5,1 ac6,1 ac 7,1 ac8,1
2011-11-30
ac1,2 ac2,2 ac3,2 ac4,2 ac5,2 ac6,2 ac7,2 ac8,2
ac1,3 ac2,3 ac3,3 ac4,3 ac5,3 ac6,3 ac7,3 ac8,3
•隐写术概述 •经典隐写算法 •隐写分析方法
2011-11-30
11
LSB算法
•LSB密写的基本方法是用欲嵌入的秘密信息 取代载体图像的最低比特位，原来的图像的 高位平面与代表秘密信息的最低平面组成含 隐蔽信息的新图像 •LSB密写是一种简单而有效的数据隐藏技术 •L.F.Turner和R.G.van Schyndel, 1994,
•隐写/密写
2011-11-30
5
隐写术
•Steganography
In digital steganography, electronic communications may include steganographic coding inside of a transport layer, such as a document file, image file, program or protocol. Media files are ideal for steganographic transmission because of their large size. As a simple example, a sender might start with an innocuous image file and adjust the color of every 100th pixel to correspond to a letter in the alphabet, a change so subtle that someone not specifically 2011-11-30 6 looking for it is unlikely to notice it.
2011-11-30
∆ 2k ∆ + if m = 2k 2 ∆ ∆ m ≠ 0, w = 1: f ′ = 2k ∆ + if m = 2k + 1 and r ≤ , 2 2 ∆ ∆ if m = 2k + 1 and r > 2 k ∆ + 2∆ + 2 2 ∆ if m = 2k + 1 2(k + 1)∆ + 2 ∆ ∆ m ≠ 0, w = 0 : f ′ = 2k ∆ − if m = 2k and r ≤ . 2 2 ∆ ∆ if m = 2k and r > 2(k + 1)∆ + 2 2
2011-11-30
7
信息隐藏研究范畴
•Fabien博士(1999)
信息隐藏
隐秘通道 隐写术 阈下信道 数字水印 可视分存 隐写 隐写分析 鲁棒水印 脆弱水印 普通水印 数字指纹
2011-11-30 8
隐写系统一般模型
•Model
密钥生成器
嵌入密钥
嵌入过程
带信息载体
提取密钥
载体 秘密信息
提取过程
18
Lena位平面
2011-11-30
19
位平面特性
•位平面越高，对灰度值的贡献越大 •位平面越高，相邻比特的相关也越强 •最低位平面类似随机噪声
2011-11-30
20
LSB算法的保真度
1 PSNR = −10 log10 ( 2552 MN
M −1 N −1 m =0 n =0
∑ ∑ [ d (m, n)] )
p = 1−
1
− 2 Γ( k 2 1
k −1 2
∫ )
r
0
e t
t −2
k −1 −1 2
dt ,
Γ(
k −1 2
)=∫ e t
0
+∞
−t
k −1 −1 2