图像隐写分析
信息隐藏技术第三章隐写与隐写分析
信息隐藏技术第三章隐写与隐写分析隐写术是一种信息隐藏技术，它通过在其他媒介中嵌入、存储或传输秘密信息，使其对外不可见或不易被察觉。
隐写术分为多种类型，其中隐写和隐写分析是其中两个重要方面。
隐写是指通过各种手段将秘密信息嵌入到另一种媒介中，使得只有特定的接受者能够探测到并提取出这些信息。
常见的隐写技术包括文本隐写、图像隐写、音频隐写和视频隐写等。
这些技术广泛应用于情报、网络安全和数字水印等领域。
文本隐写是将秘密信息隐藏在文本中的一种技术。
其中一种常见的方法是通过改变文本的字体、大小、颜色或字符间距等细小变化来隐藏信息。
另一种方法是通过在文本中的无关词汇或标点符号中嵌入秘密信息。
这些方法不会改变原始文本的外观，仅有经过特定处理的接收方能够提取出隐藏的信息。
图像隐写是将秘密信息隐藏在数字图像中的一种技术。
常见的图像隐写方法包括使用最低有效位（LSB）算法和改变像素间关系等方法。
在LSB算法中，秘密信息被嵌入到图像像素的最低有效位中，从而不会引起明显的视觉变化。
改变像素间关系的方法则通过微调图像的RGB值，来隐藏秘密信息。
音频隐写是将秘密信息隐藏在数字音频中的一种技术。
常见的音频隐写方法包括频域隐写和时域隐写。
在频域隐写中，秘密信息会嵌入到音频信号的频域中，例如改变频率或幅度。
而在时域隐写中，隐藏信息会直接嵌入到音频的波形中，例如改变采样率或声音强度。
视频隐写是将秘密信息隐藏在数字视频中的一种技术。
常见的视频隐写方法包括使用帧间差异、改变像素值和时间域隐写等方法。
在帧间差异方法中，秘密信息会嵌入到相邻帧之间的差异中，这样即使在视频中提取单个帧也无法获得完整的秘密信息。
隐写分析是指研究和识别隐写技术的过程。
通过隐写分析，人们可以检测出隐藏在媒介中的秘密信息，并且识别出使用的隐写技术。
隐写分析技术有三种主要方法，分别是统计分析、视觉分析和机器学习。
统计分析是通过特定的统计方法来分析媒介中的数据，从而检测是否存在隐藏的秘密信息。
png隐写解题思路
PNG隐写解题思路
PNG隐写是指在PNG图像文件中隐藏秘密信息的技术。
下面是一种解题思路：
1.检查文件格式：首先确认所给的图像文件确实是PNG格式的文件。
可以通过查看文件扩展名或使用图像处理软件来确认。
2.分析图像像素数据：PNG图像是由像素组成的。
使用图像处理库或工具，将图像解析为像素矩阵，并获得每个像素的RGB值。
3.检测隐藏信息：在PNG隐写中，隐藏信息通常会修改一些像素的RGB值来嵌入秘密信息。
通过分析像素矩阵，寻找可能的变化或异常。
4.提取隐藏信息：如果发现了可能的隐藏信息，可以根据隐藏信息的嵌入算法来提取出秘密信息。
这可能涉及到像素值的解码、解密或提取过程。
需要注意的是，PNG隐写技术有多种实现方法和工具，每种方法可能具有不同的嵌入和提取算法。
因此，解决PNG隐写问题时，了解所使用的隐写方法和相应的解码算法非常重要。
此外，可以使用专门的隐写分析工具或库来辅助隐写信息的检测和提取。
1/ 1。
JPEG图像隐写分析方法概述
JPEG图像隐写分析方法概述作者：雷雨张华俊来源：《消费导刊》2015年第05期摘要：JPEG图像是一种非常流行的图像格式，随着图像隐写技术的发展和应用，JPEG图像隐写分析的重要性日益突出。
本文对近几年来的JPEG图像隐写分析方法进行梳理和归纳，同时对具有代表性的方法作简要的介绍与评述，为JPEG图像隐写与隐写分析者提供参考。
关键词：隐写隐写分析 JPEG图像一、JPEG图像隐写技术现有的JPEG图像隐写算法可大致分为三类：（一）基于量化DCT系数的JPEG图像隐写该类方法主要利用量化DCT系数的冗余来嵌入秘密信息，其大致过程如下：选择一幅JPEG图像作为载体图像，提取它的量化DCT系数，然后通过修改这些系数来嵌入秘密信息，最后将隐写后的含密图像再次存储为JPEG图像。
（二）基于附加信息的隐写该类方法是指隐写算法不直接在JPEG图像的量化DCT系数上做修改，而是借助消息发送方有可能获得原始图像这一附加信息，在未量化的DCT系数上嵌入秘密信息，以减小失真。
（三）基于替换域的隐写该类方法是指先在替换域（如空域、小波域等）中鲁棒的嵌入秘密信息，然后再压缩成JPEG图像。
JPEG压缩很大程度上掩盖了秘密信息嵌入的影响，增加了隐写分析的难度。
但由于压缩是有损的，会造成图像部分信息的丢失，所以秘密信息必须是鲁棒的嵌入，以保证图像有损压缩后仍能提取出信息。
二、JPEG图像隐写分析技术（一）JPEG图像专用隐写分析方法1.针对基于量化DCT系数隐写的专用分析方法针对JSteg，Westfeld提出的卡方检测算法能有效检测嵌入位置是顺序排列时的情况。
Zhang等利用DCT系数的对称分布特征及JSteg不在取值为1的系数中进行数据嵌入的原理，提出了一种根据含密图像DCT系数直方图的分布可以估计JSteg数据嵌入率的方法。
Bohme将针对空域LSB替换的WS（Weighted Stego Image）方法扩展至JPEG域中，可以成功的对JSteg进行攻击，并可以估计数据嵌入率。
一种针对小波域隐匿图像的隐写分析方法
一种针对小波域隐匿图像的隐写分析方法近年来，由于网络的快速发展，信息安全成为了一个非常重要的话题，隐写技术也越来越受到人们的关注。
小波域隐匿图像是一种常见的隐写术，在此基础上，研究人员提出了一种基于局部方差分析的隐写分析方法，本文将对该方法进行详细的介绍和分析。
小波变换是一种信号分析的有效工具，它能将信号分解成不同频率的子信号，使得原始信号中的信息能够更清晰地体现出来。
在小波域隐写中，嵌入的信息被分散在不同的子带中，因此我们需要一种有效的方法来检测这些信息。
基于局部方差分析的隐写分析方法就是一种解决这个问题的有效方法。
该方法通过计算小波域特定区域内的方差来检测是否存在隐写信息。
在一张隐匿图像中，嵌入的信息通常被均匀地分散在图像的不同位置和不同的小波子带中。
因此，我们可以使用方差值的变化来检测这些信息。
这种方法能够很好地区分受到隐写攻击和没有受到攻击的图像，使得我们能够准确地识别是否存在隐写信息。
具体来讲，该方法包括以下几个步骤：（1）对于每个小波分量，将其划分为若干不重叠的小块。
（2）对于每个小块，计算局部方差。
（3）将所有小块的局部方差值排序，并确定一个阈值。
（4）如果某个小块的局部方差值大于阈值，我们就认为它可能存在隐写信息。
（5）如果存在某个小块的局部方差值大于阈值的数量超过了某个预先确定的阈值，则可以确定隐写图像中存在隐写信息。
基于局部方差分析的隐写分析方法具有准确性高、实用性强等优点。
然而，该方法也存在一些缺点。
例如，它需要在小波域内进行大量的计算，因此会消耗大量的计算资源。
此外，该方法对于嵌入方法和算法的选择敏感，不同的嵌入方法和算法可能会使结果发生变化。
综上所述，基于局部方差分析的隐写分析方法是一种有效的检测小波域隐匿图像的方法。
虽然它存在一些缺点，但仍然是一种非常有潜力的方法，尤其对于小波域隐写技术的研究有着非常重要的意义，可以促进隐写技术的发展。
07.2JPEG图像的隐写与隐写分析
22
F5隐写：矩阵编码
2020/1/30
LSB隐写
嵌入1比特可能修改也可能不修改原数据，概率 为0.5
则每个LSB的修改可以平均嵌入2比特信息
矩阵编码的目的是，使得每个LSB的修改可 以嵌入更多的比特信息
在2^k-1个原始数据的LSB中最多改动1比特达到 嵌入k比特的效果
k=1：普通LSB隐写
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F3隐写
2020/1/30
信息隐藏与数字水印
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F4隐写
F4隐写
用正奇数和负偶数代表秘密信息1 用负奇数和正偶数代表秘密信息0 值为0的DCT系数仍然不负载秘密信息 当欲嵌入的比特与DCT系数代表的信息不同时，
同样将绝对值减1，符号不变
2020/1/30
信息隐藏与数字水印
减1，变为-31，第一组数据为：-24,32,-31 1==0xor1,0~=0xor1，则修改a2(0)->1，即符号不变，数
值减1，变为27，第二组数据为：-27，27,29 1~=0xor0，0==0xor0，则修改a1(0)->1，即符号不变，
数值减1，变为19，第三组数据为：(19, -1,-5)
信息隐藏与数字水印
4
Jsteg密写
将秘密信息嵌入在量化后的DCT系数的 LSB上。但原始值为－1，0，＋1的DCT系 数除外。
提取秘密信息时：将图像中不等于－1，0， ＋1的量化DCT系数的LSB取出即可。
2020/1/30
Datahiding & Digital Watermark
5
Jsteg密写——实例
21
F5隐写
2020/1/30
F5隐写
深入解析信息隐藏技术中的隐写分析方法(四)
深入解析信息隐藏技术中的隐写分析方法随着信息技术的发展，信息隐藏技术如今已经成为了信息安全领域中的重要研究课题之一。
其中，隐写术作为信息隐藏技术的重要组成部分，具有隐藏性、鲁棒性和安全性等优势，被广泛应用于数据传输中。
而隐写分析方法则是破解隐写术的关键，它通过检测和分析数据中的隐藏信息，以揭示其中隐藏的秘密。
本文将从隐写分析方法的原理、技术手段以及应用领域三个方面进行探讨。
一、隐写分析方法的原理隐写术是通过在载体数据中嵌入隐藏信息，使得外部观察者无法察觉隐藏信息的存在。
而隐写分析方法则是从载体数据中提取出隐藏信息的过程。
隐写分析方法主要基于两个假设，即存在变化检测和统计分析。
变化检测是隐写分析方法的首要任务，其原理在于比较载体数据的差异。
通常，隐写术会对载体数据进行修改或嵌入，以隐藏秘密信息。
因此，可以通过比对原始和修改后的载体数据之间的差异，来判断是否存在隐藏信息的存在。
在变化检测的基础上，隐写分析方法可以细化到对具体的隐写术进行分析和破解。
统计分析则是隐写分析方法的重要补充。
它基于隐写术对载体数据的改变会导致统计特征的变化这一假设，利用统计模型对载体数据进行分析，找出其中的异常情况，从而揭示隐藏信息的存在。
常见的统计分析手段包括卡方检测、频谱分析和相关性分析等。
二、隐写分析方法的技术手段隐写分析方法包含多种技术手段，根据实际情况选择合适的手段对目标数据进行分析和破解。
常见的隐写分析方法技术包括：图像隐写分析、文本隐写分析和音频隐写分析等。
图像隐写分析是通过对图像载体数据进行检测和分析，揭示其中隐藏的信息。
这一技术手段利用图像的特殊性质，如像素值、颜色变化和频域特征等，进行隐写分析。
例如，可以通过分析像素值的变化、分析直方图或频谱图等方法，来检测是否存在隐写信息。
文本隐写分析则是通过对文本载体数据进行检测和分析，揭示其中的隐藏信息。
这一技术手段利用文本的特征，如字符频率分布、词汇使用和语法结构等，进行隐写分析。
彩色图像的隐写与隐写分析
在偶数组中搜索是否有原图象中已有的颜色，一 旦找到就将A 修改为这一颜色
2020/8/1
信息隐藏与数字水印
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抵抗RQP分析的隐写
如果不满足，找与它最相邻的颜色替换
保留像素RGB的高位（记为A000 ），将变换 RGB最低位可能构成的颜色按异或奇偶性分为 两组：
偶数颜色组：A000，A011，A101，A110 奇数颜色组：A001，A010，A100，A111
2020/8/1
信息隐藏与数字水印
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基于分量和的隐写
对EzStego方法的改进 隐写方法
秘密信息与像素三个分量之和的最低位相同， 则不作修改
不同，则将像素改为与原始颜色距离最小的、 且三个分量之和最低位与秘密信息相同的颜色
2020/8/1
信息隐藏与数字水印
2020/8/1ຫໍສະໝຸດ 信息隐藏与数字水印11
抵抗RQP分析的隐写
如果不满足，找与它最相邻的颜色替换
保留像素RGB的高位（记为A000 ），将变换 RGB最低位可能构成的颜色按异或奇偶性分为 两组：
偶数颜色组：A000，A011，A101，A110 奇数颜色组：A001，A010，A100，A111
算Q值，记为Q2 如果
被测图像未隐写，R＝Q2/Q1明显大于1 被测图像已隐写，且隐写量很大，则R只略大于
1，甚至略小于1
2020/8/1
信息隐藏与数字水印
5
真彩色图像中的RQP隐写分析
困难
如果原隐写量很小，无法区分是否隐写，隐写 分析失效
如果原图像颜色数目很多，则加入测试数据的 影响相对减小，使得Q2增大不多，导致隐写 分析失败
如果要嵌入1
在奇数组中找到已有颜色，改为已有颜色
深度学习在自适应图像隐写分析上的研究进展
«<ACADEMIC RESEARCH 学术研究深度学习在自适应图像隐写分析上的研究进展♦谭艳萍罗永熊琰摘要：目前自适应图像隐写分析术的研究热点主要集中在深度学习技术的应用上，通过自适应选 择图像被嵌入秘密信息概率较大的区域并捕捉其统计特性的改变来发现隐写行为是自适应图像隐写分析术的主要目的。
近年来，深度学习因其在计算机领域取得众多突破而在学界引起了极大地关注。
在自适应图像隐写分析术的研究上，学者们纷纷引入深度学习相关技术，探索出多种新方法、新思路、新成果。
论文通过归纳基于深度学习技术在自适应图像隐写分析方面的一系列研究成果与进展，探讨深度学习在自适应图像隐写分析上的研究所面临挑战及发展趋势。
关键词：深度学习；自适应；图像隐写分析―、刖目在互联网时代，数字媒体成了大部分人传递信息的载体，人们在享受信息时代带来的便捷生活的同时，也往往会受到各 类泄密事件的威胁，此时大家就会关注通信安全的问题。
为了 确保信息在传输过程中的安全，各类加密技术也应运而生。
传 统加密技术是将信息转换为密文，从而实现对信息内容的隐藏，但是由于加密后的密文会变成无意义的乱码，很容易引起攻击 者注意，从而导致信息被干扰或者被破坏。
此时，一种新通信 安全观念逐渐形成：在传输信息的同时，做到隐藏信息传输行 为的存在性，因此，具有“伪装”特点且更具隐蔽性的数字隐 写术逐渐地成为了信息安全领域研究热点之一。
二、数字隐写术的概念和内涵数字隐写术就是利用图像、音频、视频等数字载体中存 在的人类感知系统不敏感的冗余信息特性，将待传递的秘密 信息隐藏到该冗余信息中，从而实现在载体对象中不可检测 地传递秘密信息。
由于嵌入信息后载密载体表面上和原始载 体一样，使得可能的攻击者难以察觉到秘密信息的存在，从 而保证了信息安全隐蔽地传输。
随着隐写术的发展，现在网 上已经有各类隐写软件用以实现信息的隐蔽通信。
隐写分析术是隐写术的对抗技术，旨在发现和破解隐写 术及其中隐藏的秘密信息。
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48
改进的LSB隐写
对x(i, j)作如下调整
根据T 确定增减的目的是使隐写不过分影响相邻 像素之间的相对关系
49
改进的LSB隐写
可能会影响多个比特位 提取时：将最低比特位取出即可
50
改进LSB隐写
已知像素块如下，若要藏入秘密比特序列 ：1,0,1,0,0,1,1,1,0，则像素块变为：
对待检测图像，进行非负翻转和非正翻转，计 算R 、S 、R 和S 如果R －S 显著大于R －S ，则认为图像经过 隐写
M M -M -M -M -M M M
33
RS分析方法
设待检测图像嵌入 率为p，则约有p/2 的像素发生了翻转 ，计算此时的一组 R、S值 翻转所有像素，则 约有1-p/2的像素发 生了翻转，再次计 算R、S值
f 2i f 2i 1
a
2 f 2i f 2i f 2i 1
19
直方图补偿隐写
特点
隐写后直方图不再趋于相等，2法失效 嵌入量降低：部分载体用于补偿
20
RS分析方法
对图像分块，以Zigzag方式扫描排列成一个 向量（x1,…,xn) 定义该图像块的空间相关性
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GPC分析法
自然图像
N0近似等于N1
载体数据在2i和2i+1之间互变 不会穿越平面簇P0，但会穿越平面簇P1 N0不变，N1增大
LSB隐写图像
令R＝N1/N0，如果R大于阈值，认为是隐写 图像
40
GPC分析法
例如
设有三个灰度值为4、2、4的相邻像素 使用LSB嵌入1、0、1 考察原始图像N1/N0，和隐写图像N1/N0 (4,2)穿越PO中的z=3.5平面，穿越P1中的z=2.5 平面，(2,4)相同，所以N1=2，N0=2，R=1
4
6 7
5
5 6
4
6 5
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改进的LSB隐写
抗RS分析性能：
隐写时，约有一半像素的最低比特位与秘密信息 相同而不发生变化，另一半像素灰度值会发生变 化 在发生变化的像素中，又约有一半像素的灰度值 做了F1翻转，另一半做了F-1翻转 RS分析失效 修改像素值时，穿越P0和P1平面簇的可能性相 同 GPC分析失效
4
思考
特征分析法对LSB隐写有效吗？
隐写软件现有版本已经逐渐去除特征码 有效：最低比特平面不具有随机性 一般情况，隐写前后感观质量不下降
通过感观分析能够检测LSB隐写吗？
统计分析对LSB隐写有效吗？
5
2分析
LSB方法： 如果秘密信息位与隐藏位置的像素灰度值 的最低比特位相同，不改变原始载体 反之，则改变灰度值的最低位
经历二次翻转
隐写像素 比例 a
隐写灰度值变化比 例 a/2
RS分析方法
相当于在原图像上有a/2bab像素被F1翻 转，即比隐写图像增加了1ab的像素被 翻转 1ab 随a增大而减小，意味着：R 与S 的 差距随a增大而减小 当a＝1时， R 与S 近似相等
M M M M
抵抗RS分析和GPC分析 修改LSB方法
不仅仅在 2i和2i+1间翻转 2i可变为 2i-1，2i+1 可变为2i+2
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改进的LSB隐写
设秘密信息位为w，对应隐藏该位的像素 灰度值为x(i, j)
如果w 与x(i, j)的最低比特位相同，即w = x(i, j) mod 2，那么不改变原始数据 当w 与x(i, j)的最低比特位不同，即w ≠ x(i, j) mod 2 时，计算
R 近似等于R S 近似等于S
M M M M
对于隐写图像
R 和S 的差距随隐写率的增大而减小 R- 和S- 的差距不会随隐写率的增大而减小
M
M
M
M
31
实验
对Lena图像 进行LSB隐 写，在不同 隐写率的条 件下计算R 、 S 、R 和S
M M -M -M
32
RS分析方法
检测时：
M M M M
25
RS分析方法
对于自然图像，从统计上说，非负翻转或非 正翻转会同等程度增加图像块的混乱程度
R 近似等于RS 近似等于SM M
M
M
翻转会破坏图像块的空间相关性，一般情况 下
R 会大于S R- 会大于SM M M
M
26
RS分析方法
对于LSB隐写图像，则采用非负翻转和非 正翻转的结果有明显不同 设原图隐写率为a，即：图像中有a/2的像 素应用了F1翻转 对其应用非负翻转时，设其中F1翻转的比 例为b
第9章 图像隐写分析
LSB隐写的特点
研究最早 算法简单 隐藏量大 应用广泛
2
LSB隐写的原理
位平面与视觉效果的关系 隐写技术——替换
原图
隐写后图像
3
LSB隐写步骤
将秘密信息转化为比特流 将比特流进行加密或置乱（用密钥） 逐行/或逐列/或随机游走的方式替换载体 图像的最低比特位 接收者提取最低比特位，恢复秘密信息
41
GPC分析法
例如
设有三个灰度值为4、2、4的相邻像素 使用LSB嵌入1、0、1 考察原始图像N1/N0，和隐写图像N1/N0 隐写后，灰度值变为5、2、5 (5,2)穿越PO中的z=3.5平面，穿越P1中的 z=2.5,4.5平面，(2,5)相同，所以N1=4，N0=2 ，R=2
8
值对翻转统计效果示例
9
值对翻转统计效果
灰度值为2i和2i+1的像素出现的频率趋于 相等 如何定量描述这个现象？
构造一个统计变量反映这种趋势
10
2分析
记图像中灰度值为 i 像素个数为 hi ，其中
* 2i
0 i 255
h2 h2i 1 h 记 ，则 h2i 与 h2i 1 大小变化不 2 * * 影响 h2 ，即隐写前后， 不变 h i 2i h2 h2i 1 记 q ，则 h2i 和 h2i 1 越接近，q 的 2
0010 0011<->0010 0010 35<->34 2i<->2i+1 不存在：2i->2i-1 不存在：2i+1->2i+2
6
2分析
秘密信息0、1随机分布（0、1等概率） 隐写后，H2i与H2i+1近似相等
7
值对翻转统计效果示例
在测试图像的所有最低位上嵌入秘密信息
0
记F 为不变关系
LSB隐写可以用翻转函数描述
秘密比特与载体LSB比特相同时，用F 翻转 秘密比特与载体LSB比特不同时，用F 翻转
0 1
22
RS分析方法
图像分成大小相同的图像块 计算空间相关性函数f值 对图像块应用翻转函数，相当于在图像上 叠加了噪声，一般情况下，图像相关性会 被迫坏。 翻转后，若图像块相关函数f值增大，说明 空间相关性减弱，像素起伏程度增加，则 称该图像块是正常的（Regular）。 反之，则称该图像块是异常的（Singular） 。
34
RS分析方法
解方程：
d 0 RM p d 0
M
2 d1 d0 z 2 d0 d1 d1 3d0 z d0 d0 0
2 S p 2 , d R 1 p 2 S 1 p 2 R p S p , d R 1 p S 1 p 类像素
没有被翻转
灰度值未变，像素比例为(1-a/21b
灰度值变化1，像素比例为(1-a/2ba/21 ba/2bab 灰度值回到原始值，像素比例为ab/2
翻转比例 不变比例 a/2 1-a/2 F1比例 b F0比例 1b
28
经历一次翻转
2i 2 i 1 * 2i
127
h
h
* 2
2
i
12
实验结果
对灰度图 像的上半 部分进行 LSB隐写， 计算p值
13
演示
利用卡方检测没有隐写、隐写率为30%、 50%、70%和100%的图像
14
存在的问题
在下述情况下，卡方检测难以奏效
不是连续嵌入 隐写率较低
15
问题
根据卡方检测的原理，如何改进算法使其 能够抵抗卡方分析？
f x1 , x2 , , xn
x x
i 1 i
n 1
i 1
f 越小，说明相邻像素之间变化越小，图像 块的空间相关性越强
21
RS分析方法
定义翻转函数
记F 为2i与2i+1的相互变化关系
1
0－1，2－3，。。。
-1
记F 为2i-1与2i的相互变化关系
1－2，3－4，。。。
i
绝对值越小 * h 当 2i 较大时，根据中心极限定律
q h
* 2i
h2i h2i 1 2 h
* 2i
* h2i h2 i