应用科学学报

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2018, 36(2): 0-0.

摘要 ( 317 )

PDF (50KB) ( 198 )

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基于频段选择的JPEG图像可逆信息隐藏

黄丹, 程思锦, 黄方军

2018, 36(2): 209-219. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.001

摘要 ( 647 )

PDF (15216KB) ( 373 )

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通过研究分析联合图像专家小组（joint photographic experts group，JPEG）图像离散余弦变换（discrete Cosine transform，DCT）系数的编码方式以及各频段DCT系数分布与其编码尺寸间的关系，发现利用中高频段DCT系数进行可逆信息隐藏对图像编码效率的影响更小.为此，考虑将JPEG图像DCT系数按频段组合，使相邻子块同一频段区间的DCT系数构成一组系数集合，并优先选择0系数较多的集合以嵌入信息.实验结果证明，所提出的基于频段选择的JPEG图像可逆信息隐藏算法能够大大降低因信息嵌入而引起的图像存储空间的增加，同时还能较好地保持图像视觉质量.

基于曲面插值的加密图像可逆信息隐藏算法

陈艳, 俞春强, 侯晓杰, 张显全, 唐振军, 何南

2018, 36(2): 220-236. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.002

摘要 ( 776 )

PDF (4106KB) ( 344 )

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提出一种基于曲面插值的加密图像可逆信息隐藏算法.对原始图像进行加密，利用随机函数确定加密图像中的载体像素，根据载体像素取反位的不同采取不同的隐藏方法.对载密图像进行解密以确定载体像素，在载体像素5×5邻域中选取与载体像素距离最近的6个非载体像素，采用曲面插值的方法计算载体像素的预测值，应用该预测值提取秘密信息并恢复载体像素.实验结果表明，该算法提取秘密信息的错误率较低，恢复图像的视觉效果较好.

基于图像块分类阈值优化的改进可逆图像伪装

刘小凯, 姚恒, 秦川

2018, 36(2): 237-246. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.003

摘要 ( 868 )

PDF (12684KB) ( 317 )

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为了提高数字图像伪装中生成的伪装图像的视觉质量，提出一种基于图像块分类阈值优化的可逆图像伪装方案.根据统计特征对原始图像子块和目标图像子块进行分类，通过优化分类阈值使得生成伪装图像和目标图像的均方差最小，然后进行相应类内图像块匹配、块线性变换、块旋转和翻转校正，最终使原始图像伪装成目标图像.采用可逆信息隐藏的算法将恢复原图所需的变换参数信息嵌入伪装图像，接收方提取辅助信息，从而实现原始图像的无损恢复.实验结果表明，该算法生成的伪装图像的视觉效果比未经阈值优化的伪装图像的效果更好.

基于小波分解的统计特征哈希

沈麒, 赵琰

2018, 36(2): 247-254. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.004

摘要 ( 862 )

PDF (4605KB) ( 294 )

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为了提高图像的拷贝检测效率和识别性能，提出一种基于小波分解的统计特征哈希.对图像预处理后通过三级小波分解提取图像的近似图像，再提取第3次小波分解所得近似图像的行与列的统计特征；将行与列统计特征的L2距离作为图像的不变特征，并将所有不变特征联合作为图像的最终哈希.实验结果表明，所提出的哈希算法的拷贝检测识别性能较好，效率较高.

JPEG图像同步嵌入与加扰方案

戴禹, 殷赵霞

2018, 36(2): 255-266. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.005

摘要 ( 676 )

PDF (6733KB) ( 324 )

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提出了一种JPEG图像的同步嵌入与加扰方案.首先对DC系数使用棋盘预测法进行预测，根据预测误差值将DC系数分为没有进行预测（NP）、进行预测但没有嵌入数据（PN）、进行预测且嵌入数据（PE）3类，再利用秘密数据替代PE部分系数值完成DC系数的嵌入加扰，最后对符合条件的AC系数的游程编码（run length coding，RLC）序列进行旋转，完成RLC序列的嵌入加扰.实验结果证实，该方案能保证高嵌入容量和低文件膨胀度，而且重构图像的SSIM值均大于0.996，PSNR值均大于50，在一定条件下能完全重构原始图像.

一种加密域可逆隐藏算法的分析及改进

邓敏, 陈帆, 和红杰, 鄢舒

2018, 36(2): 267-277. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.006

摘要 ( 852 )

PDF (5386KB) ( 549 )

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分析指出一种加密域可逆信息隐藏算法不能实现无损恢复的原因——仅用四邻域预测像素类型.为实现原始图像的无损恢复，结合像素自身和四邻域来预测像素类型，利用类型标示矩阵记录像素的平滑性并将其压缩后隐藏在部分平滑像素中，接收者利用提取的类型标示矩阵与邻域像素可无损恢复原始图像.实验仿真结果表明，所提出的改进算法不仅能无损恢复原始图像，而且进一步提高了嵌入容量和解密图像的质量.

基于P帧PU划分模式的H.264至HEVC视频转码重压缩检测算法

于丽芳, 张珍珍, 杨贤, 李赵红

2018, 36(2): 278-286. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.007

摘要 ( 898 )

PDF (7683KB) ( 288 )

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提出了一种H.264至HEVC视频转码重压缩检测的新算法.基于HEVC编码标准中的一个新特性—–PU划分模式，利用直方图统计所有GOP的第1个P帧中各PU尺寸占据的8×8块数目，并将此作为视频的分类特征送入SVM进行判别分类.实验结果表明，所提出的算法能有效区分单压视频和转码视频，分类正确率达到90%以上.

基于ENF邻域相关系数的音频篡改盲检测

吕志胜, 谭丽, 封斌, 胡永健

2018, 36(2): 287-298. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.008

摘要 ( 923 )

PDF (10633KB) ( 458 )

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为了提高现有的基于电网频率（electric network frequency，ENF）信号的盲篡改检测方法在低信噪比时的检测准确率，提出一种利用ENF信号邻域相关系数的音频篡改盲检测方法.首先将待测音频中提取的ENF信号划分子块，并计算相邻区域子块的相关系数；然后对相关系数序列进行自适应快速横向滤波（fast transversal flter，FTF），根据误差能量的变化检测音频篡改.为了减小干扰的影响以提高篡改检测准确率和篡改定位精度，从正、反两个方向对音频进行上述处理，再结合两个方向的误差能量进行篡改检测.与现有的两种代表性方法相比，所提出的方法不但能精确定位篡改，而且能有效提高音频篡改的检测准确率，尤其是在ENF波动较大和信噪比较低的情况下更有优势.

一种结合正交分解及BoVW的图像安全检索方法

赵啸, 徐彦彦, 龚佳颖, 宋方振

2018, 36(2): 299-308. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.009

摘要 ( 691 )

PDF (5953KB) ( 443 )

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当前云平台下加密域图像检索存在特定加密算法而不能满足不同应用需求，并且需依靠底层图像特征进行检索，从而导致精度较低，为此提出了一种结合正交分解和视觉词袋模型（BoVW）的图像安全检索方法.引入正交分解框架，将图像数据域分为加密域和检索域，使得加密操作和特征提取操作相互独立，避免加密和特征提取操作相互影响.在加密域用户可以根据需要选择合适的加密方法；在检索域引入视觉词袋模型框架，将图像表示为视觉单词直方图，降低底层特征与高层语义之间存在的语义鸿沟，提高检索精度.实验结果显示，与当前加密域图像检索技术相比，该方法具有更高的安全性和检索精准度，能在云环境下更好地保护图像数据的隐私，且实用性较好.

深度学习空域隐写分析的预处理层

史晓裕, 李斌, 谭舜泉

2018, 36(2): 309-320. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.010

摘要 ( 930 )

PDF (5200KB) ( 655 )

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在一种具有预处理层的卷积神经网络模型基础上，对其高通滤波器预处理层进行改进，采用一组导数滤波器以获得线性及非线性残差图像，并对残差图像进行量化和截断操作，从而更加有效地提取图像特征.实验结果表明，与已有方法相比，尽管所提的3种方法对各空域隐写算法及各嵌入率下的性能表现并不一致，但这些方法均能显著提升隐写分析检测率.对于检测嵌入率为0.4 bpp的S-UNIWARD隐写算法，检测正确率提高了6%.

基于深度学习的图像局部模糊识别

杨滨, 张涛, 陈先意

2018, 36(2): 321-330. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.011

摘要 ( 1680 )

PDF (9689KB) ( 691 )

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数字图像中常用模糊操作隐藏或抹去篡改的痕迹.为此，针对常用的高斯模糊、均值模糊及中值模糊操作的识别问题，构建了一种卷积神经网络模型，并给出其网络拓扑结构.在传统的卷积神经网络模型中添加一个信息处理层，提取出输入图像块的滤波频域残差特征，以提高网络模型对一次滤波与二次滤波操作的识别性.实验结果表明，所提方法的准确率较以往传统方法有较大提升，且泛化性能优越，能检测出主流的线性和非线性滤波操作。

结合非直接传输和随机码本的无载体试题伪装

陆海, 邵利平

2018, 36(2): 331-346. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.012

摘要 ( 872 )

PDF (6123KB) ( 268 )

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针对传统搜索式无载体信息隐藏方法存在的信息隐藏容量小、需构建和维护大文本或图像数据库以及搜索代价高等问题，提出一种结合非直接传输和随机码本的无载体试题伪装方法.首先通过伪随机序列对码本置乱，然后利用置乱后码本索引对秘密信息伪随机编码以避免秘密信息直接信道传输；其次将编码后索引位置转换为32进制数序列并进一步通过24进制与9进制数序列进行表达；最后将序列中每个24进制和9进制数分别通过随机生成的选择题排列顺序编号以及填空题答案随机相对偏移量进行间接表达以产生随机试题.同现有方法相比，所提方法避免了秘密信息直接信道传输，采用含密试题生成的方式来避免对额外载体修改且所提方法无需构建和维护大数据库也无需搜索，隐藏容量高且只能通过正确密钥才能对秘密信息进行恢复.

视频篡改检测数据库的扩充及其有效性验证

李纪成, 胡永健, Al-Alas Mohammed, 熊艺纯, 文东霞, 任圆圆, 廖广军

2018, 36(2): 347-361. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.013

摘要 ( 1113 )

PDF (21970KB) ( 257 )

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视频篡改检测数据库VFDD1.0（video forgery detection database）有效缓解了当前缺乏标准实验视频数据库的现状，然而VFDD1.0库容不够大.针对这一问题，对VFDD1.0进行了扩充得到VFDD2.0.新增视频1 550段，包含990段来自不同录像设备的原始视频及其560段篡改后的视频.对新增原始视频和篡改后的视频进行了介绍，同时利用7种视频篡改检测算法对扩充后的数据库进行了有效性测试.实验结果表明，所提出的VFDD2.0数据库能更全面地反映不同检测算法的性能，是一个有效的视频篡改检测数据库.

基于多元线性回归的自适应图像可逆信息隐藏误差预测算法

王晓雨, 马宾, 李健, 施云庆

2018, 36(2): 362-370. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.014

摘要 ( 848 )

PDF (6567KB) ( 317 )

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为了提升可逆信息隐藏算法的信息嵌入容量，提出了一种目标像素自适应误差预测方法，基于自然图像局部区域内像素分布的一致性特征，自适应地学习目标像素周围像素点间的内在联系，并构建多元线性回归函数矩阵.该算法在实现目标像素点的准确预测时不是仅仅利用目标像素周围像素的简单算数组合预测目标像素的值，而是利用满足周围像素点一致性关系的线性关系函数.实验结果表明，相比其他先进的误差预测算法，基于多元线性回归的自适应图像可逆信息隐藏误差预测算法可以有效增强图像可逆信息嵌入能力.

基于生成对抗网络的无载体信息隐藏

刘明明, 张敏情, 刘佳, 高培贤, 张英男

2018, 36(2): 371-382. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.015

摘要 ( 1528 )

PDF (3720KB) ( 1275 )

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传统信息隐藏算法通过修改载体来嵌入秘密信息，难以从根本上抵抗基于统计的信息隐藏分析方法的检测，为此提出一种基于生成对抗网络的无载体信息隐藏方法.该方法将生成对抗网络中的类别标签替换为秘密信息作为驱动，直接生成含密图像进行传递，再通过判别器将含密图像中的秘密信息提取出来，并借助生成对抗网络实现无载体信息隐藏.实验结果和分析表明，该隐藏方法在隐写容量、抗隐写分析、安全性方面均有良好表现.

基于联合质心熵的网络流水印自适应检测方案

石进, 李乾坤, 刘伟伟, 刘光杰, 戴跃伟

2018, 36(2): 383-392. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.016

摘要 ( 832 )

PDF (3938KB) ( 304 )

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考虑流水印在多种复杂网络数据流类型下的差异，设计基于总包数、平均包间隔和字节对称度的网络数据流预分组机制.在数据流预分组的基础上，依据时隙质心类网络流水印对数据流统计特性的影响，提出基于联合质心熵的网络流水印自适应检测方案.在部署的不同业务类型的匿名通信系统Tor数据流下的实验结果表明，所提出的自适应检测方法可以有效提高针对随机多密钥时隙质心类流水印的检测性能.

抗几何攻击的RGB图像鲁棒水印

李敬轩, 项世军

2018, 36(2): 393-410. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.02.017

摘要 ( 1028 )

PDF (43762KB) ( 233 )

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为了提高RGB彩色图像水印抗几何攻击的性能，通过对RGB图像的3个通道进行优化处理，提出了一种基于RGB图像的鲁棒水印算法.首先，提取RGB图像中的G通道和B通道的像素值并分别将其扩大2倍和3倍，通过高斯低通滤波后利用图像的均值和直方图嵌入水印.与G通道和B通道像素值未经扩大的RGB图像水印进行对比，测试表明G通道和B通道的像素值经扩大后的鲁棒性较好.其次，分别在RGB图像的3个通道R、G、B中嵌入相同数量比特的水印信息，结果表明水印图像中的3个通道R、G、B均能抵抗几何攻击，但每个通道的鲁棒性并不相同.基于100幅RGB图像的实验结果表明了所提出算法在抗几何攻击上的有效性.

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