数字图像信息隐藏技术研究

贵州大学硕士学位论文数字图像信息隐藏技术研究姓名：白晶晶申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：陈孝威20080401数字图像信息隐藏技术研究作者：白晶晶学位授予单位：贵州大学相似文献(10条)1.学位论文韩杰思基于数字图像的信息隐藏安全性及算法研究2006信息隐藏是信息安全领域一门新兴的技术。信息隐藏的安全性问题和信息隐藏算法是制约信息隐藏技术应用的主要因素，是该领域亟待解决的问题。通过安全性研究的不断完善能够不断改进信息隐藏算法，推动信息隐藏技术的发展与应用。本文以信息隐藏的安全性研究为指导，以提高信息隐藏算法的安全性为目的，紧跟信息隐藏技术的研究前沿，主要成果有：(1)分析了基于数字图像的信息隐藏安全性的研究内容；提出了一个基于数字图像的信息隐藏系统模型；结合模型分析了攻击对数字图像信息隐藏系统安全性的影响，建立了数字图像信息隐藏的安全性评价指标体系，并应用信息论对指标与模型中各要素的关系进行描述。(2)研究了ChristianCachin提出的信息隐藏理论安全模型，在此模型的基础上提出了一种新的不可感知性评价方法，并进行了实验和可行性分析；对信息隐藏系统的隐藏密钥进行了详细分析，提出了信息隐藏的抗提取性评价方法。(3)在研究传统空域LSB算法及其隐写分析方法的基础上，针对LSB算法带来的图像统计特征改变问题，提出了安全性改进方法并进行了实现。(4)从提高安全性的目的出发，研究了混沌理论，自行设计了一种混沌序列来构造随机函数，并用于搭载位置的随机选取；基于数据叠加的思想，结合提出了一种新的空域图像信息隐藏算法。最后对信息隐藏安全性领域的研究发展前景和研究方向进行了展望。2.期刊论文陈金阳.蒋建中.张良胜.郭军利数字图像中的信息隐藏技术-电视技术2004,(12)论述了信息隐藏技术的原理和准则,分析和归纳了基于数字图像的信息隐藏算法,给出了一种基于快速的Tangram算法的数字图像信息隐藏算法.3.学位论文朱桂斌数字图像信息隐藏的理论与算法研究2004在现在大多数的通信系统中，人们对通信内容的保密往往求助于密码学。然而，在许多领域，密码学的应用已经越来越明显地暴露出它的局限性：密码学通过密文的不可理解性来保护信息的内容，而密文的不可理解性同时也暴露了信息的重要性。这很容易引起攻击者的注意，从而吸引攻击者采取多种手段对通信的内容进行破译或对通信过程进行破坏，继而造成通信过程的失败。近年来，一种新的信息保密方式成为信息安全领域的一个热门研究课题，这就是信息隐藏。与密码学不同的是，它通过对信息存在的本身或信息存在的位置进行保密，从而提供了比密码学更加可靠的安全性。对于信息隐藏技术的研究最为关心的三个主要方面是：抗检测性(不可感知性)，隐藏容量和鲁棒性，这三者之间是互相冲突的，不可能同时达到最优。在具体应用时必须在三者之间寻求某种平衡，对于一般信息的隐藏而言(如图像信息)，应努力寻求高的不可感知性和隐藏容量，而牺牲其鲁棒性。对于秘密信息的隐藏而言，应努力寻求高的不可感知性(包括不可检测性)和鲁棒性，而牺牲其隐藏容量。本论文在信息隐藏方面的主要工作就是围绕这两种应用展开的，内容涉及图像置乱、图像信息隐藏和隐藏分析和攻击技术等方面。本论文在理论上所作的主要工作及所取得的结论如下：①系统地研究了整数的处理技术在第4章对可逆的线性变换进行了改造，使之成为整数到整数的变换。首先介绍了三类基本的整数可逆变换，在此基础之上，通过对给定线性变换的矩阵分解，给出了一个可逆线性变换整型化的充要条件及其构造方法，并将变换的应用范围从实数域推广到复数域。变换本身是可逆的，因此非常适合于无失真的数据处理，如语音或图像的无损压缩和加密处理。②研究了仿射模变换的构造问题在第3章提出了广义Fibonacci序列的概念，在此基础上，成功地解决了整系数的仿射模变换的构造问题。本论文在应用上所作的主要工作及所取得结论如下：①关于图像置乱算法简要概述了图像置乱的研究现状及研究意义，给出了图像置乱、置乱周期和图像置乱程度的数学定义。根据对待图像的不同观点，提出了3种新的图像置乱算法：准逆序变换的置乱算法，基于准抖动变换的置乱算法，基于拟仿射变换的置乱算法，并分析了它们在图像置乱中的性能。针对前人提出的仿射模变换的置乱算法，成功地解决了它的构造问题。基于准逆序变换和准抖动变换的置乱算法的优点是：如结合颜色空间将灰度值同时置乱，则置乱效果与均匀分布的随噪声一样，用于隐藏可增强隐蔽通信的抗统计分析的能力。基于拟仿射变换置乱算法的优点是：可控参数是5个随机的浮点数，通过变换的很少次数的迭代可达到理想置乱效果。②数字图像中信息隐藏的算法简要介绍了信息隐藏技术的分类及基本算法，着重研究了两类以数字图像为载体的典型信息隐藏系统：图像信息的隐藏算法和一般数据信息的隐藏算法。前者要求隐藏算法有较大的隐藏容量，后者对隐藏算法的鲁棒性方面有更高的要求。对于图像信息的隐藏系统，除要求有较大的隐藏容量外，“盲提取”是一项十分重要的要求。“盲提取”可以使通信过程一次完成，不必依赖其它的通信过程，大大简化通信过程。为了实现隐藏信息的“盲提取”，在研究基本系统的“盲提取”性能的基础上，对基本系统进行了改进，大大提高了系统的隐藏信息的“盲提取”性能。对于一般数字信息的隐藏系统，要求隐藏的数据完全能够提取出来，要有比较强的鲁棒性。由于95％以上的图像信息都是以压缩方式进行存储和传输的，所以将数据压缩和信息隐藏结合在一起进行研究，提出了基于数据压缩思想的通用信息隐藏模型。针对模型中的关键技术进行研究，解决了整型图像数据的可逆浮点运算问题，实现了在不增加数据量和不减少信息量的条件下，改变数据的统计特性，增强了系统的抗检测性。③信息隐藏分析及攻击技术对目前国际国内这方面的研究进行了概述和总结，简要介绍了密码分析技术和和隐藏检测技术，介绍了信息隐藏的检测与攻击一般框架以及数字图像信息隐藏检测技术和数字水印攻击方法。4.期刊论文魏为民基于彩色静止数字图像的信息隐藏技术研究-计算机应用与软件2002,19(11)数字图像的信息隐藏技术是数字图像处理领域中最具挑战性、最为活跃的研究课题之一.本文概述了数字图像的信息隐藏技术,并给出了一个新的基于彩色静止数字图像的信息隐藏算法.5.期刊论文陈雅基于数字图像的信息隐藏技术综述-福建电脑2008,(2)本文简要介绍了基于数字图像的信息隐藏技术的基本概念和原理,给出了图像信息隐藏系统的通用模型和关键技术同时,对于图像信息隐藏技术的主要应用领域进行了分析.6.学位论文徐献灵基于数字图像的信息隐藏技术及其应用2007随着网络信息技术的飞速发展，数字媒体的信息安全问题正日益成为人们关注的焦点。信息隐藏的研究是当前信息安全领域的热点问题之一，其目的就是在图像、音频、视频等公开的数字媒体中嵌入不可觉察的秘密信息，从而实现隐蔽通信。本文以Internet网上广泛应用的数字图像作为研究对象，以基于数字图像的信息隐藏技术作为研究内容。论文介绍了信息隐藏技术的基本知识，阐述了空域图像信息隐藏和变换域图像信息隐藏的几种常用的算法，着重讨论了基于DCT变换的图像信息隐藏算法及其应用；论述了数字图像的置乱技术，着重讨论了Arnold变换及其应用；论述了数字图像的融合技术，着重讨论了两幅图像的融合方法及应用。在此基础上，提出了一种基于DCT变换和置乱融合的图像信息隐藏技术，运用MATLAB工具进行实验测试和分析，结果表明，该隐藏技术具有较大的信息嵌入量和较好的不可感知性，对常见的图像处理操作，具有一定程度的鲁棒性。7.学位论文谢建全面向数字图像的大容量信息隐藏算法研究2009互联网络和信息科学的飞速发展，为信息的传输和处理带来了极大方便，但是网络在给人们带来便利的同时也暴露出越来越严重的安全问题。信息隐藏作为一种保证信息安全传递的重要手段，引起了人们的极大关注，它通过隐藏信息的“存在性”来保证信息的安全传输，能解决密码学在应用上容易引起攻击的问题。信息隐藏的应用包括隐秘通信、版权保护、数字指纹、多媒体内容篡改认证等军事和民用领域，有重要的理论和应用研究价值。在过去的十多年中，信息隐藏的一大分支数字水印取得了快速的发展，但在隐秘通信和篡改认证方面取得的研究成果相对较少，其主要原因是缺乏对安全性和感知质量客观准确的评价手段，隐藏算法的嵌入容量、安全性、感知失真之间的固有约束存在着一定的难度，尤其是多数隐藏算法的嵌入容量还远未达到隐秘通信的容量要求。本论文的主要工作就是围绕如何提高信息隐藏容量，以满足隐秘通信和篡改认证等应用所需的嵌入容量这个目标展开的，内容涉及信息隐藏的不可感知性评估、数字图像的加密与置乱、大容量的图像信息隐藏算法等方面。论文的主要研究成果与创新性如下：（1）分析了峰值信噪比（PeakSignaltoNoiseRatio，PSNR）、像素块误差分布（Pixel-BlockErrorDistribution，PBED）等一些目前常用的视觉不可感知性评价指标的不足之处，根据人类视觉特性提出了一种衡量信息隐藏算法不可感知性的视觉失真感知函数（VisionDistortionSensitivityFunction，VDSF），它反映了人类视觉的四个特性：①人眼对视觉信号变化剧烈的地方（纹理区）的噪声不敏感，对平滑区域的噪声敏感；②人眼对水平方向的变化比对角线方向更为敏感；③低于可感知极限的亮度变化是不可感知的；④相邻位置的像素是相关的，并且相关性与距离有关。VSDF指标计算复杂度低，并且PSNR是它的一种特殊情况。实验证明VDSF与人类视觉感知质量主观评价的一致性明显优于PSNR等传统指标，能更好地衡量隐藏信息的不可感知性。实验还证明VDSF也适用于对二值图像的质量评价，解决了灰度图像与二值图像不能使用同一评价指标的问题。（2）研究了基于混沌序列加密和混沌置乱的信息预处理方法，提出了基于Logistic映射的混沌序列产生算法，所产生的序列不再出现Logistic映射所存在的空白窗口和稳定窗等安全问题，并且密钥空间大幅度增加；改进了基于Arnold变换的混沌置乱算法，改进后的算法不再出现Arnold变换的周期性现象，且能有效抵御选择明文的攻击，提高了安全性。（3）分析了图像在空间域的位平面分布特性，指出了直接用秘密信息替换最低有效位（LSB）位平面或多个低位位平面可能破坏相应位平面纹理特性而导致的安全问题，提出了基于最高有效位的位平面分解方法，并得出了最高有效位下的某个低位位平面替换成随机二值图像，不会破坏原始图像在固定位平面分解时低层位平面所固有的纹理特性的结论。利用这一结论和人类视觉的亮度掩蔽效应，提出了两种基于图像空间域的自适应信息隐藏算法，算法有非常高的嵌入容量，同以往的空间域算法相比，能有效防止出现破坏低位位平面纹理特性而导致的安全问题，安全性有很大提高。（4）针对DCT变换域信息隐藏算法虽然有较好的鲁棒性但嵌入容量小的问题，研究了自然图像的频谱分布特性和JPEG压缩不变性，分别提出基于频谱均匀化和在高频系数中嵌入信息的大容量DCT域隐藏算法。基于频谱均匀化的算法通过对载体图像进行置乱处理实现频谱均匀化，以获得更多的可用于隐藏信息的DCT系数来提高算法的嵌入容量。在高频系数中嵌入信息的隐藏算法主要利用JPEG压缩不变性来实现，在保持不可感知的前提下，该算法的嵌入容量大于在中低频系数嵌入信息的算法，而且对不超过预设质量因子的有损压缩有强鲁棒性。（5）根据二值图像非白即黑的特点，提出了基于分块的大容量二值图像信息隐藏算法。通过将二值图像分割成大小为2×2的图像子块，再根据每个子块中黑白像素的个数的不同，自适应地确定可嵌入隐藏信息的比特数及嵌入的位置，每个处于黑白像素交界的子块至少能隐藏2比特信息，嵌入容量比目前同类的盲提取算法高一倍以上。8.期刊论文夏华居.王成良.XIAHua-Ju.WANGCheng-liang基于JPEG2000数字图像的信息隐藏算法-电脑知识与技术2009,5(19)研究了基于IPEG2000的数字图像信息隐藏技术,分析了图像格式.在传统LSB(最