数字图像信息隐藏中的空间域隐写技术

论文摘要

随着现代网络技术的高速发展和计算机运算能力的大大提高,传统密码技术的局限性越来越明显。信息隐藏正是在这一背景下产生的一门新兴技术,而隐写是信息隐藏技术的重要分支,它的目的是掩盖“正在进行通信”这一事实。隐写将秘密信息嵌入到图像、音频等数字媒体载体中,然后通过公共信道,特别是互联网进行传递。因此,隐写要求良好的不可感知性和尽可能大的嵌入量。目前,基于空域的隐写算法在嵌入量上比其他嵌入域的算法有很大优势,已经成为隐写的主流算法；而数字图像以其信息量大、处理和传输方便、应用范围广等一系列优点成为了隐写的首选载体。本文对信息隐藏和隐写的国内外研究现状进行了综述；研究数字图像载体的类型和评价方法,分析几个在数字图像隐写领域占有重要地位的经典算法,指出数字图像隐写的两个关键思想：一是考虑人类视觉特性；二是对图像进行分块处理。在此基础上提出两种新的空域数字图像隐写算法：（1）为弥补边缘匹配（Side Match）算法无法正确提取秘密信息和PSNR值浪费的缺陷,提出一种基于边缘匹配与最低有效位（LSB）的图像隐写算法。根据人类视觉特性,利用像素与其相邻像素间的像素差值,将图像分为平滑区、过渡区和边缘区；在这三个区域中分别采用不同比特数的LSB嵌入。实验结果表明,该算法不仅能大幅度提高嵌入量且可保持较高载密图像质量,弥补边缘匹配算法存在的上述缺陷。（2）针对TPVD算法低估平滑区嵌入容量的问题,提出一种基于TPVD的大容量隐写算法,根据人类视觉特性,在位于平滑区的小块中采用3-LSB嵌入,在边缘区小块中采用TPVD嵌入。实验结果表明,该算法在保证载密图像质量的前提下有效地提高了嵌入量,比TPVD算法的隐写性能更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容及章节安排
• 第2章 信息隐藏技术
• 2.1 信息隐藏基本概念
• 2.2 信息隐藏的分类
• 2.3 信息隐藏的技术性能要求
• 2.4 信息隐藏的应用
• 2.5 小结
• 第3章 数字图像空域隐写技术
• 3.1 数字图像载体基础知识
• 3.1.1 数字图像的类型
• 3.1.2 数字图像的格式
• 3.2 隐写的模型
• 3.3 隐写、数字水印与密码
• 3.4 数字图像质量评价方法
• 3.4.1 数字图像质量的主观评价方法
• 3.4.2 数字图像质量的客观评价方法
• 3.5 经典数字图像空域隐写算法
• 3.5.1 LSB算法
• 3.5.2 BPCS算法
• 3.5.3 PVD算法
• 3.6 小结
• 第4章 基于SM与LSB的图像隐写算法
• 4.1 Side Match隐写算法
• 4.1.1 SM算法的具体实现过程
• 4.1.2 SM算法存在的问题和潜力
• 4.2 基于SM与LSB的图像隐写算法实现
• 4.2.1 嵌入过程
• 4.2.2 提取过程
• 4.3 实验结果和分析
• 4.4 小结
• 第5章 基于TPVD的大容量图像隐写算法
• 5.1 TPVD算法
• 5.2 基于TPVD的大容量图像隐写算法实现
• 5.2.1 嵌入过程
• 5.2.2 提取过程
• 5.3 实验结果和分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录