JPEG图像的密写与密写分析

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1、7.4JPEG图像的密写与密写分析JPEG图像密写软件JstegOutGuessF5改变了载体图像的DCT直方图或分块效应JPEG压缩过程将原始图像分割为8×8的小块每小块作二维DCT变换左上角为直流，zigzag扫描，对应频率从低到高对DCT系数进行量化对不同频率成分采用不同的量化步长量化后的DCT系数是整数JPEG压缩过程标准量化表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

2、的LSB取出即可例如原图像块的象素值为Jsteg密写DCT变换后的系数矩阵为Jsteg密写以标准量化表量化后的系数矩阵为Jsteg密写其中，只有两个系数可以隐藏秘密信息，如果需要隐藏的为01Jsteg密写用量化表进行逆量化，做逆DCT变换，得到密写图像块对比发现，几乎每个象素都有变化Jsteg密写的问题Jsteg密写就是对DCT系数进行LSB密写，用c2分析可以进行密写分析基于量化表调整的密写Jsteg密写可嵌入的DCT系数非常少，因此密写量较小提出基于量化表调整的密写：不使用标准量化表不同之处

3、在于：中频量化步长置为1例上例中图像块的DCT系数用新的量化表量化基于量化表调整的密写有较多的量化DCT系数可以进行密写问题仍然是LSB密写，用c2分析可以进行密写分析量化表中量化步长的异常，会引起分析者怀疑F5密写JPEG图像的DCT系数特点DCT系数的绝对值越大，其出现的频率越低随着DCT系数绝对值的升高，其出现次数下降的幅度减小F3密写F5密写方法是由F3、F4发展而来F3密写每个非0的DCT系数用于隐藏1比特秘密信息秘密信息与DCT系数的LSB相同，则不改动；不同则将DCT系数绝对值减1

4、，符号不变如果原始值为＋1或－1，嵌入比特0时，变为0，此隐藏视为无效，在下一个系数上重新嵌入提取时：将不为0的DCT系数的LSB取出即可F3密写F3密写的特点密写是将绝对值减1，而不是LSB替换，因此可以抵抗c2分析漏洞：“原始值为＋1或－1，嵌入比特0时，变为0，此隐藏视为无效，在下一个系数上重新嵌入”，造成隐藏了更多的比特0，因此密写后DCT系数直方图中，偶数位置上的灰色柱比奇数位置上的要突出F3密写奇数代表秘密信息1，偶数代表秘密信息0F3密写F4密写F4密写用正奇数和负偶数代表秘密信息

5、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，符号不变如果嵌入时产生了0系数，同样无效，在下一个系数上重新嵌入与F3的区别不仅嵌入比特0时可能产生无效隐藏，嵌入比特1时也会产生无效隐藏，需要重新嵌入所以偶数柱比奇数柱突出的特点不会出现F4密写F5密写F5密写在F4的基础上，添加了混洗技术和矩阵编码技术混洗：使秘密信息分布在整个图像中如果可携带秘密信息的DCT系数个数大于秘密信息长度，采取混洗的方法，随机选择系数进

6、行嵌入矩阵编码：增加嵌入效率F5密写：矩阵编码LSB密写嵌入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密写k=2：在3个数据上，只修改1比特，代表嵌入2比特矩阵编码例如：k=2设a1,a2,a3是三个载体数据的LSB设x1,x2是要嵌入的秘密比特如果，不改变原数据如果，改变a1如果，改变a2如果，改变a3提取：

7、a1与a3异或为x1，a2与a3异或为x2矩阵编码矩阵编码的特点嵌入2比特平均修改3/4个LSB（普通LSB：嵌入2比特平均修改1个LSB），嵌入效率比普通LSB高。同样嵌入量，对图像的修改少，失真小用3个数据负载2比特（普通LSB：1个数据负载1比特），载体数据利用率比普通LSB低矩阵编码k越大，载体数据利用率越低，嵌入效率越高F5密写步骤进行JPEG压缩，量化DCT系数混洗DCT系数确定k，并计算实施矩阵编码嵌入逆混洗，产生密写后的图像F5密写要求：可嵌入的DCT系数的个数大于秘密信息的长度

8、特点增加了嵌入效率，即减小了信息隐藏带来的失真DCT系数直方图的原始特性不变总结F5密写可能的漏洞DCT系数绝对值减1直方图奇偶不均衡的特点不会出现但，直方图会由两端向中间收缩DCT系数量化是分块进行的不同小块之间会有一定的不连续性当压缩比较高时，人眼可以分辨出小块的界限；用高通滤波后，界限更明显F5密写后，小块间的不连续性更明显JPEG图像密写分析直方图分析分块特性分析JPEG图像密写分析分析者无法得到原始图像，但是能构造一个统计特性相近的参考图像将待测图像删除前四行（或前四列），得到参考图像