基于少样本学习的通用隐写分析方法

近年来,深度学习在图像隐写分析任务中表现出了优越的性能.目前,大多数基于深度学习的图像隐写分析模型为专用型隐写分析模型,只适用于特定的某种隐写术.使用专用隐写分析模型对其他隐写算法的隐写图像进行检测,则需要该隐写算法的大量载密图像作为数据集对模型进行重新训练.但在实际的通用隐写分析任务中,隐写算法的大量载密图像数据集是难以得到的.如何在极少隐写图像样本的情况下训练通用隐写分析模型是一个极大的挑战.对此,受少样本学习领域研究成果的启发,提出了基于转导传播网络的通用隐写分析方法.首先,在已有的少样本学习分类框架上改进了特征提取部分,设计了多尺度特征融合网络,使少样本分类模型能够提取到更多的隐写分析特征,使其可用于基于秘密噪声残差等弱信息的分类任务;其次,针对少样本隐写分析模型难收敛的问题,提出了预训练初始化的方式得到具有先验知识的初始模型;然后,分别训练了频域和空域的少样本通用隐写分析模型,通过自测和交叉测试,结果表明,检测平均准确率在80%以上;接着,在此基础上,采用数据集增强的方式重新训练了频域、空域少样本通用隐写分析模型,使少样本通用隐写分析模型检测准确率与之前相比提高到87%以上;...     

联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写

目的 现有基于对抗图像的隐写算法大多只能针对一种隐写分析器设计对抗图像,且无法抵御隐写分析残差网络(steganalysis residual network,SRNet)、Zhu-Net等最新基于卷积神经网络隐写分析器的检测。针对这一现状,提出了一种联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写方法。方法 采用基于U-Net结构的生成对抗网络生成对抗样本图像,利用对抗网络的自学习特性实现多重对抗隐写网络参数迭代优化,并通过针对多种隐写分析算法的对抗训练,生成更适合内容隐写的载体图像。同时,通过在生成器中添加多个轻量级通道注意力模块,自适应调整对抗噪声在原始图像中的分布,提高生成对抗图像的抗隐写分析能力。其次,设计基于多重判别损失和均方误差损失相结合的动态加权组合方案,进一步增强对抗图像质量,并保障网络快速稳定收敛。结果 实验在BOSS Base 1.01数据集上与当前主流的4种方法进行比较,在使用原始隐写图像训练后,相比于基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法等其他4种方法,使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了1.6%;在使用对抗图像和增强隐写图像再训练后,相比其他4种方法,仍使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了6.8%。同时也对对抗图像质量进行分析,基于测试集生成的2 000幅对抗图像的平均峰值信噪比(peak signal-tonoise ratio,PSNR)可达到39.925 1 dB,实验结果表明本文提出的隐写网络极大提升了隐写算法的安全性。结论 本文方法在隐写算法安全性领域取得了较优秀的性能,且生成的对抗图像具有很高的视觉质量。     

基于迁移学习的隐写分析

在实际应用环境下,训练集和测试集往往存在分布偏差,导致隐写分析检测效果不理想。迁移学习方法旨在从一个领域学习到的知识,来帮助完成新领域中的学习任务,不要求领域间的同分布假设。概述了当前隐写分析失配问题的研究现状,分析了引起隐写分析失配的因素,在TrAdaBoost迁移算法的基础上提出了一种基于迁移学习的隐写分析算法,改善了隐写检测过程中出现的失配问题,并通过实验验证了算法的有效性。     

基于普遍对抗噪声的高效载体图像增强算法

在图像隐写领域,利用对抗样本技术实现载体图像增强是提升隐写安全性的重要手段。然而,现有基于对抗样本的载体图像增强算法需要对每张载体图像生成特定的对抗噪声,这导致算法时间效率低、实用性较差,并且增强后的载体图像对抗不同隐写分析器的迁移能力较弱。针对上述问题,文章提出一种基于普遍对抗噪声的高效载体图像增强算法,将对抗样本算法DeepFool作为基础,以对隐写分析器的攻击成功率为标准循环迭代构建普遍对抗噪声,将其与载体图像进行叠加完成载体图像增强,实现构建单个普遍对抗噪声便能对不同的载体图像进行增强。为进一步提高载体图像增强后抵抗不同隐写分析器的迁移能力,文章提出将针对不同隐写分析器的普遍对抗噪声进行融合得到复合普遍对抗噪声,实现对不同隐写分析器均具有良好隐写安全性的目的。实验结果表明,文章算法在载体图像增强的时间效率上相较于目前最先进的算法得到了极大程度提升,具有更强的实用性。此外,利用复合普遍对抗噪声进行载体图像增强能够显著提高不同隐写分析器的安全性。     

基于异常点检测的通用无监督隐写取证算法

针对图像隐写分析时存在的载体来源失配问题,提出一种结合图像检索和异常点检测的通用无监督隐写取证算法。对待测图像,从图像数据集中检索具有相似统计特性的载体图像构造辅助图像集,而载密图像可视为载体图像中的异常点,通过异常检测的方法实现载密图像的无监督通用盲检测,避免失配问题和复杂的分类器设计过程。对于低维检测特征和富模型特征,分别使用针对基于密度和基于高维空间的异常检测算法进行隐写检测。实验结果表明,与典型的空域隐写算法相比,该算法具有更高的检测效率。     

基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法

人工智能的发展为信息隐藏技术带来越来越多的挑战,提高现有隐写方法的安全性迫在眉睫.为提高图像的信息隐藏能力,提出一种基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法.所提算法通过生成对抗网络与隐写分析器优化网络、隐写分析对抗网络间的多重对抗训练,构建生成式多重对抗隐写网络模型,生成适合信息隐写的载体图像,提高隐写图像抗隐写分析能力;同时,针对现有生成对抗网络只能生成随机图像,且图像质量不高的问题,设计基于U-Net结构的生成式网络模型,将参考图像的细节信息传递到生成载体图像中,可控地生成高质量目标载体图像,增强信息隐藏能力;其次,采用图像判别损失、均方误差(MSE)损失和隐写分析损失动态加权组合作为网络迭代优化总损失,保障生成式多重对抗隐写网络快速稳定收敛.实验表明,基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法生成的载体图像PSNR最高可达到48.60 dB,隐写分析器对生成载体图像及其隐写图像的判别率为50.02%,所提算法能够生成适合信息嵌入的高质量载体图像,保障隐写网络快速稳定收敛,提高了图像隐写安全性,可以有效抵御当前优秀的隐写分析算法的检测.     

基于改进生成对抗网络的图像自适应隐写模型

针对现有图像隐写模型存在网络训练不易收敛、梯度爆炸且生成样本质量差等问题,提出一种基于改进生成对抗网络的图像自适应隐写模型SWGAN-GP.将生成图像作为载体,使用HUGO自适应隐写算法进行信息隐藏;在损失函数中加入梯度惩罚,在网络结构中引入注意力机制,设置双判别器与生成器进行对抗训练.实验结果表明,该方法生成图像的IS值、PSNR值等均有提高,判别器分类效果明显改善.该模型可以提高收敛速度,使网络训练更稳定,载密图像更具安全性,有效抵御隐写分析算法的检测.     

面向视觉分类模型的投毒攻击

数据投毒攻击中的后门攻击方式的攻击者通过将带有隐藏触发器的样本插入训练集中来操纵训练数据的分布,从而使测试样本错误分类以达到改变模型行为和降低模型性能的目的。而现有触发器的弊端是样本无关性,即无论采用什么触发模式,不同有毒样本都包含相同触发器。因此将图像隐写技术与深度卷积对抗网络（DCGAN）结合,提出一种基于样本的攻击方法来根据灰度共生矩阵生成图像纹理特征图,利用图像隐写技术将目标标签字符嵌入纹理特征图中作为触发器,并将带有触发器的纹理特征图和干净样本拼接成中毒样本,再通过DCGAN生成大量带有触发器的假图。在训练集样本中将原中毒样本以及DCGAN生成的假图混合起来,最终达到投毒者注入少量的中毒样本后,在拥有较高的攻击率同时,保证触发器的有效性、可持续性和隐藏性的效果。实验结果表明,该方法避免了样本无关性的弊端,并且模型精确度达到93.78%,在30%的中毒样本比例下,数据预处理、剪枝防御以及AUROR防御方法对攻击成功率的影响达到最小,攻击成功率可达到56%左右。     

基于注意力机制的高容量通用图像隐写模型

随着深度学习与隐写技术的发展,深度神经网络在图像隐写领域的应用越发广泛,尤其是图像嵌入图像这一新兴的研究方向.主流的基于深度神经网络的图像嵌入图像隐写方法需要将载体图像和秘密图像一起输入隐写模型生成含密图像,而最近的研究表明,隐写模型仅需要秘密图像作为输入,然后将模型输出的含密扰动添加到载体图像上,即可完成秘密图像的嵌入过程.这种不依赖载体图像的嵌入方式极大地扩展了隐写的应用场景,实现了隐写的通用性.但这种嵌入方式目前仅验证了秘密图像嵌入和恢复的可行性,而对隐写更重要的评价标准,即隐蔽性,未进行考虑和验证.提出一种基于注意力机制的高容量通用图像隐写模型USGAN,利用注意力模块, USGAN的编码器可以在通道维度上对秘密图像中像素位置的扰动强度分布进行调整,从而减小含密扰动对载体图像的影响.此外,利用基于CNN的隐写分析模型作为USGAN的目标模型,通过与目标模型进行对抗训练促使编码器学习生成含密对抗扰动,从而使含密图像同时成为攻击隐写分析模型的对抗样本.实验结果表明,所提模型不仅可以实现不依赖载体图像的通用嵌入方式,还进一步提高了隐写的隐蔽性.     

基于元学习及域自适应的生成式文本隐写分析方法

生成式文本隐写方法能够生成流畅、自然的隐写文本,给文本隐写分析带来了巨大挑战。当源域(训练文本)与目标域(测试文本)使用相同隐写算法,且在相同语料库下训练时,基于神经网络的文本隐写分析方法具有较好的检测性能。然而在实际应用中,我们无法预测待检测文本是采用何种隐写算法及在何种语料库下训练所生成,导致大多数基于神经网络的文本隐写分析方法难以实用。为解决这个问题,引入了元学习及域自适应的基本思想来提高隐写分析模型的泛化检测能力。我们采用预训练语言表示模型RoBERTa构建了一个词重要性语义编码模块,以充分提取文本语义特征。针对所得特征,提出了一个词间关联多尺度感知模块来关注由隐写导致的存在于相邻词与非相邻词之间的词间关系变化。实验结果表明,在多跨域场景下,该方法相较于现有文本隐写分析方法Fs-Stega检测准确率平均提高了9%。     

融合动态残差的多源域自适应算法研究

多源域自适应问题通常是指拥有多个源域与单个目标域的场景.常见做法是依据域标签两两对齐源域与目标域分布,通过减小域间距离,将分布映射到共同隐空间内,去预测未知目标域的数据分类.源数据集通常需要域标签,且模型在经过训练阶段后,参数固定,这就很难达到拟合未知目标域分布的目的.基于动态残差块的多源域自适应算法不是从域的角度而是...     

基于改进DeeplabV3+和迁移学习的桥梁裂缝检测

裂缝作为桥梁最主要的病害之一,及时高效地发现和评估裂缝对保持桥梁的健康状况至关重要。针对裂缝标注数据集成本高、检测精度低等问题,提出了一种基于注意力机制和迁移学习的改进DeeplabV3+模型。该模型通过添加注意力机制来获取丰富上下文信息,提高裂缝特征通道的学习能力,降低背景噪声影响;通过公共数据集和小样本数据集组合建立源域数据集、目标域数据集以供迁移学习使用,以此来降低训练样本过少对检测性能的影响。实验结果表明,改进DeeplabV3+模型对桥梁裂缝检测获得了较好的检测效果,检测精度达到了93.3%,较原始模型提高了3个百分点;通过迁移学习训练模型在小样本数据上取得较高的检测精度,可节省大量标注成本。     

Steganography algorithms recognition based on match image and deep features verification

Steganography algorithms recognition is a sub-section of steganalysis. Analysis shows when a steganalysis detector trained on one cover source is applied to images from an unseen source, generally the detection performance decreases. To tackle with this problem, this paper proposes a steganalytic scheme for steganography algorithms recognition. For a given testing image, a match image of the testing image is achieved. The match image is generated by performing a Gaussian filtering on the testing image to remove the possible stego signal. Then the match image is embedded in with recognized steganography algorithms. A CNN model trained on a training set is used to extract deep features from testing image and match images. Computing similarity between features with inner product operation or weighted-χ², the final decision is made according to similarity between testing feature and each class of match feature. The proposed scheme can also detect steganography algorithms unknown in training set. Experiments show that, comparing with directly used CNN model, the proposed scheme achieves considerable improvement on testing accuracy when detecting images come from unseen source.     

基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别

针对不同语料库之间数据分布差异问题,提出一种基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别算法.首先,该算法采用两个深度自编码器分别获取源域和目标域表征性强的低维情感特征;然后,利用基于LMMD(local maximum mean discrepancy)的子域自适应模块,实现源域和目标域在不同低维情感类别空间中的特征分布对齐;最后,使用带标签的源域数据进行有监督地训练该模型.在eNTERFACE库为源域、Berlin库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了5.26％～19.73％;在Berlin库为源域、eNTERFACE库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了7.34％～8.18％.因此,所提方法可以有效地提取不同语料库的共有情感特征并提升了跨库语音情感识别的性能.     

关联子域对齐网络的跨域高光谱图像分类

目的 近年来,深度网络成功应用于高光谱图像分类。然而,难以获取充足的标记数据大大限制了深度网络的充分训练,进而导致网络对高光谱图像的分类能力下降。为解决以上困难,提出一种关联子域对齐网络的高光谱图像迁移分类方法。方法 基于深度迁移学习方法,通过对两域分布进行多角度、全面领域适应的同时将两域分类器进行差异适配。一方面,利用关联对齐从整体上对齐了两域的二阶统计量信息,适配了两域的全局分布;另一方面,利用局部最大均值差异对齐了相关子域的一阶统计量信息,适配了两域的局部分布。另外,构造一种分类器适配模块并将其加入所提网络中,通过对两域分类器差异进行适配,进一步增强网络的领域适应效果。结果 从4组真实高光谱数据集上的实验结果可看出：在分别采集于不同区域的高光谱图像数据对上,所提方法的精度比排名第2的分类方法高出1.01%、0.42%、0.73%和0.64%。本文方法的Kappa系数也取得最优结果。结论 与现有主流算法相比较,所提网络能够在整体和局部、一阶和二阶统计量上分别对两域进行有效对齐,进而充分利用在源域上训练好的分类器完成对目标域高光谱数据的跨域分类。     

基于分类差异与信息熵对抗的无监督域适应算法

采用对抗训练的方式成为域适应算法的主流,通过域分类器将源域和目标域的特征分布对齐,减小不同域之间的特征分布差异。但是,现有的域适应方法仅将不同域数据之间的距离缩小,而没有考虑目标域数据分布与决策边界之间的关系,这会降低目标域内不同类别的特征的域内可区分性。针对现有方法的缺点,提出一种基于分类差异与信息熵对抗的无监督域适应算法(adversarial training on classification discrepancy and information entropy for unsupervised domain adaptation, ACDIE)。该算法利用两个分类器之间的不一致性对齐域间差异,同时利用最小化信息熵的方式降低不确定性,使目标域特征远离决策边界,提高了不同类别的可区分性。在数字标识数据集和Office-31数据集上的实验结果表明,ACDIE算法可以学习到更优的特征表示,域适应分类准确率有明显提高。     

渐进式分离的开放集模糊域自适应算法

域自适应的目的是利用有标记（源）域中的信息来提高未标记（目标）域模型的分类性能,且这种方法已经取得了不错的成果。然而在具有开放性的现实场景下,目标域通常包含源域中未观察到的未知类样本,这被称为开放集域自适应问题。传统的域自适应算法对这样具有挑战性的场景设定无能为力,因此提出了渐进式分离的开放集模糊域自适应算法。首先,基于引进隶属度的开放集模糊域自适应算法,探索了逐步分离目标域中已知类和未知类样本的方法;然后,仅将从目标域中分离出的已知类与源域对齐,从而减小两个域之间的分布差异,进行模糊域自适应。所提算法很好地解决了由于未知类和已知类之间的不匹配而导致的负迁移所带来的影响。在Office数据集上的6组域自适应转化实验结果表明,与传统的域自适应算法比较,所提算法在图像分类中的精度有显著的提升,验证了该算法可以逐步增强域自适应分类模型的准确性和鲁棒性。     

基于显著性检测的图像隐写分析方法

针对图像隐写分析难度大、现有的检测模型难以对图像隐写区域进行针对性检测的问题,提出了一种基于显著性检测的图像隐写分析方法.该方法利用显著性检测技术引导隐写分析模型更加关注图像隐写区域的特征.首先,显著性检测模块生成图像的显著性区域;其次,区域筛选模块筛选出与隐写区域重合度较高的显著性图,利用图像融合技术与原始图像进行融...     

基于多样性特征的JPEG图像隐写分析

随着隐写分析技术的发展,新的特征提取算法不断出现,但目前还没有一种较好的通用特征能对JPEG图像进行有效的隐写分析。针对上述问题,提出一种从多域空间提取特征的通用隐写分析算法。采用残差共生矩阵与直方图统计函数计算DCT域、空域、小波域各域系数(像素)之间的依赖性关系,并结合校准方式从中提取特征。对多样性特征维数高的问题,采用前向选择与穷举结合的方法对其降维,以提高分类精度与节约分类时间。对4种典型的JPEG隐写算法在小嵌入率下进行实验,结果表明,与已有的检测方法相比,多域空间提取的多样性特征检测准确率能提高2%以上,适应性更广。     

Double-compressed JPEG images steganalysis with transferring feature

Steganalysis is a technology of detecting the presence of secret messages in digital media. Recently, many algorithms have been proposed and achieved satisfactory detection accuracy. However, the performance of these algorithms will be reduced by double-compression, due to the mismatch between training and testing sets. To address this problem, we proposed Transferring Feature on Double-compressed JPEG images (TFD) to improve the detection accuracy. Specifically, our algorithm consists of two parts. First, we detect the double-compression of testing images by constructing multi-classifier with Markov feature. Then we transfer the steganalysis feature into a new feature space, in order to reduce the difference of feature distributions between training and testing sets. We intend to obtain a transformation matrix by adjusting the expectation and standard deviation of training set, minimizing the feature discrepancy between both sets and keeping classification ability of training set, simultaneously. The experimental results show that the proposed algorithm has better performance in double-compressed mismatched steganalysis.