图像位平面隐写检测关键问题研究

图像位平面隐写检测一直是隐写检测的一个重要研究方向。目前，位平面隐写检测的研究主要集中在LSB替换隐写检测、最低多位平面替换隐写检测和±k隐写检测等方面。并且，大多数位平面隐写都可视为位平面替换隐写或±k隐写。然而，现有的研究成果尚不能对各个位平面替换隐写比率不等的情况，进行嵌入比率的估计；低嵌入率情形下±k隐写信息比率的估计还缺乏有效的方法。为此，本项目将对位平面替换隐写检测和±k隐写检测等问题展开研究，通过构建适合隐写信息比率估计的原始图像估计模型和像素组转移关系模型，给出各个位平面替换隐写信息比率的估计方法；基于±k隐写对像素的更改方式，给出进退位更改与非进退更改两类像素的划分，建立非进退位更改像素类与位平面替换隐写之间间关系，给出±k隐写信息比率估计的新方法。通过对上述两类问题的研究，有望在位平面隐写检测问题上取得系列突破，并有望给出有效、通用的位平面隐写检测框架。

课题组对位平面隐写的嵌入率估计、JPEG图像隐写的系数更改比率估计、盲检测算法设计和特征选取等方面开展了研究，取得了一系列研究结果，顺利达到了预期目标。1) 构建了多位平面替换隐写的像素组跟踪模型和带权隐密图像模型，并针对多种位平面隐写给出了相应的嵌入率估计方法，这些方法不仅提高了嵌入率估计精度，而且拓宽了现有方法的适用范围；2) 给出了基于相对熵的直方图类特征差异计算方法，并据此给出了基于相对熵的JPEG图像隐写的系数更改比率估计方法，显著提高了对系数更改比率的估计精度；3) 给出了基于优化时频分析的盲检测算法，显著提高了对隐密图像的检测准确率；4) 针对PDF(概率密度函数)矩和 CF(特征函数)矩等两类常用的盲检测特征，从理论上给出了更为一般的比较结果，为特征的选择和提取提供了理论依据；等等。相关结果已形成学术论文，在“IEEE Transactions on Information Forensics and Security”、“IEEE Journal on Selected Areas in Communications”、“The Computer Journal”、“Multimedia Tools and Applications”、《中国科学》、《计算机学报》和《计算机研究与发展》等国内外重要学术期刊及会议上发表相关论文43篇，其中被SCI检索12篇，EI检索20余篇；完成相关著作1部，被列为高等院校信息安全专业规划教材，获河南省自然科学优秀学术论文一等奖；获军队科技进步二等奖和河南省科技进步二等奖各1项，国家发明专利3项；依托该课题，培养博士生6名，硕士生7名，其中1篇博士学位论文获2010年度中国计算机学会优秀博士学位论文提名奖、2011年全军优秀博士学位论文奖、2012年全国优秀博士学位论文提名奖，1篇硕士学位论文获河南省优秀硕士学位论文奖，为大学的学科建设做出了重要贡献；课题负责人刘粉林教授2010年获军队院校育才奖金奖。