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《信息隐藏实验十二基于SPA的音频隐写分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、一、实验目的了解抽样对分析（SamplePairsAnalysis，SPA）方法的基本原理，掌握使用SPA方法来判断音频文件是否经过LSB隐写，设计并实现一种基于SPA音频隐写分析的算法。二、实验环境（1）Windows7操作系统；（2）MATLABR2012b版本软件；（3）携密音频文件。三、原理简介LSB隐写分析方法有很多种，前面两次实验已经介绍了卡方和RS两种方法，本次实验介绍一种抽样对分析方法来分析音频文件是否经过LSB隐写。在SPA算法中，要用到RS算法中所定义的函数，即（1）式中：定义该函数为，用函数来描述信号的域相关性。在音频信号中，相邻抽样值之间具
2、有很高相关性。因此选择相邻的抽样值对来构成一个抽样组。在LSB隐写之后，函数的期望值变为（2）函数的期望值变化为（3）在LSB隐写过程中（假设隐写率为），若秘密信息随机地嵌入到音频载体中，抽样值对将会有四种变化模型：（1）10模型：变化，不变化；。（2）01模型：变化，不变化；。（3）11模型：和都变化；。（4）00模型：和都不变化；。假设抽样值用比特的二进制表示，令为抽样值最重要的比特值，为LSB比特值。因此，。这样就能表示为：，。在下表1中对进行统计。表1函数的期望值变化0000实验数据表明，的抽样值对的数量和的抽样值对数量近似相等，而且，抽样值对的数量和抽样
3、值对的数量近似相等。因此，这些对于式（3）不会有任何影响，由于LSB隐写方式并不会改变和的值，因此式（3）的变化主要是由那些的抽样值对所引起的。同时，和的抽样值对的数量要大于和的抽样值对的数量，因此式（3）值为正，也就是说，LSB隐写会增大的值。因此，本次实验将会集中分析时的抽样值对的情况。对于比特的音频信号，LSB隐写嵌入的过程并不会引起抽样值前面比特的变化，也就是说，和不会改变。队友没有秘密信息的音频信号，当时抽样值对有四种情况：代表的值对；代表的值对；代表的值对；代表的值对。在LSB隐写嵌入之后，当时抽样值对也有四种情况：用分别代表。抽样值对有四种变化模式0
4、1，10，11，00。可通过构造一个有限状态机来模拟抽样对序列的变化情况，如下图1所示。图1描述状态变化的有限状态机用下列各式来反映序列和的相关性。符号代表抽样对序列的基数：（4）（5）（6）（7）对于值对（用到的）和值对（用到的），发现在LSB隐写之前，近似相等（都用来表示），在LSB隐写之后几乎不变。因此能够通过或者来得到。上式变化如下：（8）通过求解上面的方程可以得到隐写率：（9）式中：；。四、实验步骤1.音频文件LSB嵌入本次实验中使用SPA方法来分析利用S-Tools工具生成的携密音频文件。2.SPA分析源代码spa.m如下：%基于相邻抽样值统计的隐写分
5、析方法closeall;clearall;%读入音频文件fid=fopen('hidden.wav','r');%前44字节为头信息status=fseek(fid,44,'bof');a=fread(fid,[4,inf],'uint8');%读入allofthesimples%a=fread(fid,5000,'uint8');%初始化各个统计量B0=0;B1=0;B2=0;B3=0;B=0;D1=0;D2=0;D=0;k1=0;k2=0;%求各个统计量[B0,B3]=sumad(a);B1=sumb(a);B2=sumc(a);x=[B1,B2];B=mea
6、n(x);%取x的算术平均值D1=sume(a);D2=sumf(a);y=[D1,D2];D=mean(y);%取y的算术平均值k1=B0+B3+2*B-4*D;k2=4*B-4*D;z=1-sqrt(k2/k1)%求解隐写率closeall;运行上述代码，可得此携密文件的隐写率为0.3119。五，实验总结完成了基于SPA的音频隐写分析六，附录附录一sumad的源代码如下：function[b0,b3]=sumad(a)n=length(a);if(mod(n,2)==0)n=n;elsea(n+1)=0;n=n+1;endb0=0;b3=0;fori=1:n/
7、2if(a(2*i-1)==a(2*i))if((mod(a(2*i-1),2)==0)&(mod(a(2*i),2)==0))b0=b0+1;elseif((mod(a(2*i-1),2)==1)&(mod(a(2*i),2)==1))b3=b3+1;endendend附录二sumb的源代码如下：functionb1=sumb(a)%a=[1,3,4,2,3,4,7,7,9,4]n=length(a);if(mod(n,2)==0)n=n;elsea(n+1)=0;n=n+1;endb1=0;fori=1:n/2if((a(2*i)-a(2*i-1))==1)i
8、f((mo
