华南理工大学学报(自然科学版)

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基于边信息估计的JPEG图像隐写方法

王丽娜 王博 翟黎明 徐一波   

  1. 武汉大学 计算机学院∥空天信息安全与可信计算教育部重点实验室,湖北 武汉 430072)
     
  • 收稿日期:2017-10-12 出版日期:2018-05-25 发布日期:2018-04-03
  • 通信作者: 王丽娜( 1964-) ,女,博士,教授,主要从事多媒体安全、网络安全、云安全研究 E-mail:lnwang@whu.edu.cn
  • 作者简介:王丽娜( 1964-) ,女,博士,教授,主要从事多媒体安全、网络安全、云安全研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金联合基金资助项目( U1536204, U1536114) 

JPEG Image Steganography Based on Side Information Estimation
 

WANG Lina WANG Bo ZHAI Liming XU Yibo    

  1. Computer School∥Key Laboratory of Aerospace Information Security and Trusted Computing of the Ministry of Education, Wuhan University,Wuhan 430072,Hubei,China
  • Received:2017-10-12 Online:2018-05-25 Published:2018-04-03
  • Contact: 王丽娜( 1964-) ,女,博士,教授,主要从事多媒体安全、网络安全、云安全研究 E-mail:lnwang@whu.edu.cn
  • About author:王丽娜( 1964-) ,女,博士,教授,主要从事多媒体安全、网络安全、云安全研究
  • Supported by:
      Supported by the Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China( U1536204, U1536114) 

摘要: 基于 JPEG 图像的隐写方法通常利用原始图像的边信息来提高隐写安全性. 然而 现有的 JPEG 图像隐写方法在使用边信息时需要提前获取未压缩的原始图像,当原始图 像不可获得时,往往不能把边信息用于设计隐写方法. 文中提出了一种在不具有未压缩的 原始图像的情况下,通过估计图像的边信息来提高 JPEG 图像隐写安全性的方法. 首先, 使用卷积神经网络对 JPEG 载体图像进行恢复,得到估计的原始图像; 其次,通过得到的 估计图像计算取整误差;然后利用取整误差来控制嵌入过程中离散余弦变换( DCT) 系数 的修改方向;最后结合 DCT 系数的失真代价和 STC 编码来实现隐写嵌入. 文中提出的边 信息估计方法能够应用于现有的 JPEG 图像自适应隐写方法,如 JC-UED 和 J-UNIWARD. 实验结果表明,该方法能较好地恢复图像的边信息,并能显著提高现有 JPEG 图像自适应 隐写方法的安全性. 

关键词: 隐写术, JPEG图像, 边信息, 隐写安全性

Abstract: JPEG steganography usually takes advantage of the side information of raw images to improve steganographic security. However, the raw images are indispensable for existing JPEG steganography to apply side information. When the raw images are not available, the side information cannot be used to design more secure steganography. In this paper,we propose to improve the steganographic security by estimating the side information from JPEG images when the raw images are not available. Firstly, the convolution neural networks are used to restore the estimated spatial images from JPEG images. Secondly,the rounding errors are calculated with the estimated images. Then, the rounding errors are utilized to control the modification directions of DCT coefficients in the embedding process. Finally,by integrating the selected modification directions and the distortion costs of DCT coefficients, the STC-based steganographic embedding is implemented. The proposed method can apply to existing adaptive JPEG steganographic schemes,such as JC-UED and J-UNIWARD. The experimental results show that the proposed method can effectively estimate the side information from JPEG images and can improve the security of existing adaptive JPEG steganographic schemes. 

Key words: steganography, JPEG image, side information, steganographic security

中图分类号: