基于视觉特性的数字图象信息隐藏方法研究

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时间:2018-11-07

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1、广西师范大学硕士学位论文基于视觉特性的数字图象信息隐藏方法研究姓名:王继军申请学位级别:硕士专业:计算机应用技术指导教师:张显全20080401基于视觉特性的数字图象信息隐藏方法研究研究生:王继军导师:张显全教授学科专业:计算机应用技术研究方向:图象处理年级:2005级中文摘要随着计算机网络的广泛普及,信息技术已经普遍地运用于各行各业,为经济、政治、军事、文化的发展做出了巨大贡献。然而,数字信息在传输、存储与加工处理的过程中比以往更易遭到有意或无意的攻击。一旦数字信息在传输、存储与加工处理的过程中遭到非法窃听、截取、篡改或毁坏,都会给网络用户的利益造成

2、不可估量的损失。在这种形势下,如何既充分利用互联网的方便快捷,又确保信息传递的安全可靠,成为人们广泛关注的问题。而以密码学理论为基础的传统信息保密技术,还不足以满足现代信息安全的需要。信息隐藏技术正是在这样的背景下诞生发展,成为信息安全领域的一个新兴研究方向,为数字信息的安全传输和使用提供了一种新思路。可见,研究信息隐藏技术是一项重要而富有意义的工作。图像因其形象、直观、信息量大,而倍受人们亲睐,成为人类最主要的信息源之一,图象处理技术也在社会的各个领域得到广泛应用,受到众多专家学者的关注,本文正是研究以数字图象为载体的信息隐藏技术。文中研究和讨论了数

3、字图象信息隐藏的相关技术,主要内容有:数字图象置乱隐藏技术、基于空域的LSB信息隐藏技术、以及基于分存的信息隐藏技术。在这些方面提出了多种信息隐藏算法,本文所做的工作总结如下:(1)提出一种基于双随机数的图像置乱隐藏技术:利用混沌序列的不可预知性和初值敏感性,首先通过种子产生一维随机混沌序列,并对其排序,再利用排序前后序列中各元素在位置上的一一对应关系,对图像序列进行相应移位,实现像素点位置的置乱;然后将移位后的像素点与另一组整数随机序列进行异或运算,实现像素值的置乱,算法无需迭代,实现简单,效率较高,安全性也较好、有一定的应用价值。(2)提出一种基于

4、序列交叉变换的图象置乱隐藏技术:研究发现,对一个由偶数个数 字组成的序列,采用“交叉”插入的方法对其进行换位,经若干次交叉换位后,序列便可恢复原序,并且序列还原所需次数恰好是一个与序列长度有关的方程的解,将该结论应用于信息隐藏中,提出了一种新的信息隐藏方法,该方法实现方便简洁、变化灵活、且具有较好的安全性和较理想的置乱效果,特别是具有较好的健壮性,有一定的应用价值。(3)提出一种基于LSB的数字图象信息隐藏算法:该方法根据载体图象和嵌入量的大小,利用随机函数确定出嵌入位置,使嵌入信息均匀分布;同时利用嵌入值与载体值的相关性,实现嵌入。算法能确保在最多只

5、修改一个位的前提下,在同一字节中嵌入两位秘密I信息。使得在对载体图像修改程度相同的前提下,嵌入信息总量增加一倍,嵌入量大大增加,隐密性也较好,并能无损还原,有较好的应用价值。(4)提出一种基于匹配的数字图象信息隐藏算法:将秘密信息与载体图像转换成二进制序列,将载体图象序列看作是一个首尾连接的环形链,利用字符串匹配原理,先求秘密序列与载体序列的匹配率,如果秘密序列与载体序列匹配率小于50%时,则改用秘密信息序列的对偶序列进行匹配,最后把匹配率取到最大时对应的位置作为起始位置,并在替换时要在起始位置加入标志位,以方便提取时识别。文中根据对秘密信息序列的不同

6、处理,分别提出三种不同的隐藏算法:整体匹配算法、分段匹配算法和三位匹配算法,其中,三位匹配算法是分段匹配算法的一个特例,它有很多优点。这三种方法的匹配效率不同,算法的复杂程度也不同,它们各有其优缺点,可以根据不同的需求,选择适合的算法,满足实际的需要。利用匹配原理提出的这类算法,对图象的修改位相对都比较少,破坏性比较小,因此隐蔽性比较好,有较好的应用价值。(5)提出一种新的数字图象分存隐藏方法:首先构造可逆矩阵,并通过矩阵运算直接将秘密图象分解为几幅同大小的置乱加密图象,然后分别将他们伪装在几幅经过放大且有意义的载体图像中,实现了图象分存。算法将置乱加

7、密技术、信息隐藏技术以及分存技术三者有机结合,算法实现简单,运算量小,数据膨胀率低,安全性高,秘密图象恢复效果也较好,该技术有较好的应用价值。(6)提出一种基于LSB的数字图象分存隐藏算法:首先将秘密信息转为一维序列,利用混沌和密码学原理,实现位置和像素值的双置乱;然后把置乱后的序列分成几段,分别嵌入大小适合的载体图象中,实现了秘密信息的分存。置乱和分存方案使秘密信息变的更分散,增强了隐蔽性,减小了攻击者的怀疑。高嵌入量的隐藏方法,使得数据膨胀率较低,安全性高,并可实现无损还原,算法有一定的应用价值。关键词:信息隐藏;数字图象;置乱技术;分存技术;安全

8、性IIResearchontheDigitalImageInformationHidingTe

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