基于图像的信息隐藏与检测算法研究

论文摘要

随着计算机网络和多媒体技术的飞速发展，信息安全成为全社会的需求，其中信息隐藏技术作为信息安全的重要方面，近年来得到了很大的关注，主要原因有两个：一是网络上音频和视频产品的非法拷贝问题，急需相应的版权保护技术；二是数字媒体含有丰富的信息，可以为信息隐藏提供巨大的载体空间。与信息隐藏技术相对应，信息隐藏检测技术也是信息安全领域重要的研究方向。信息隐藏检测技术不仅有利于促进信息隐藏技术的提高，同时也可用于防止信息隐藏技术的非法应用。本文在两个方面进行了研究，主要内容包括：分析和实现了现有空间域和频率域信息隐藏算法，并比较了各种算法的性能和适用性。LSB算法嵌入容量大，现已被很多信息隐藏工具软件采用，但LSB算法嵌入信息前后，直方图发生明显变化，其安全性较差。目前有很多基于直方图保持的LSB改进算法，但现有算法仍然会引起图像直方图的变化，而且基于补偿的直方图保持算法嵌入容量比经典算法低。针对上述问题，本文提出了一种动态调整与补偿调整结合的信息隐藏算法，该算法在不减少嵌入容量的基础上，降低了信息隐藏算法对图像直方图的改变。分析并仿真验证了多种信息隐藏检测算法，针对LSB匹配算法没有有效检测方法的问题，提出了一种针对LSB匹配算法的检测算法。算法基于对LSB匹配算法嵌入前后相关性的分析，用图像各位平面梯度能量函数作为相关性的度量参数，对二次嵌入前后各位面的梯度能量变化进行分析，并根据这一度量值来检测信息隐藏。通过仿真分析，本文提出的动态调整与补偿调整结合的信息隐藏算法和基于梯度能量检测的信息隐藏检测算算法有较好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 信息隐藏技术的研究背景
• 1.2 信息隐藏技术
• 1.2.1 信息隐藏技术分类
• 1.2.2 信息隐藏技术的研究现状
• 1.2.3 信息隐藏技术的性能参数
• 1.3 信息隐藏检测技术
• 1.3.1 信息隐藏检测技术分类
• 1.3.2 信息隐藏检测技术研究现状
• 1.4 信息隐藏技术应用
• 1.5 论文的研究内容
• 2 信息隐藏载体—图像的基本知识
• 2.1 图像的基本类型
• 2.2 图像文件的典型格式介绍
• 2.2.1 位图
• 2.2.2 JPEG图像格式
• 2.3 图像中与信息隐藏相关的特性
• 2.3.1 直方图
• 2.3.2 位平面
• 2.4 本章小结
• 3 信息隐藏和隐藏检测典型算法
• 3.1 信息隐藏算法
• 3.1.1 空间域信息隐藏算法
• 3.1.2 频率域信息隐藏算法
• 3.1.3 扩频信息隐藏算法
• 3.2 信息隐藏检测算法
• 3.2.1 信息隐藏专有检测算法
• 3.2.2 信息隐藏通用检测算法
• 3.3 本章小结
• 4 直方图保持的信息隐藏改进算法
• 4.1 传统LSB算法的直方图变化分析
• 4.1.1 LSB算法导致直方图变化的理论分析
• 4.1.2 LSB算法导致直方图变化的仿真结果与分析
• 4.2 补偿调整算法
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 算法仿真与分析
• 4.3 动态调整算法
• 4.4 一种动态调整与补偿调整结合的直方图保持算法
• 4.4.1 算法思想
• 4.4.2 算法描述
• 4.4.3 算法仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于梯度能量的LSB匹配检测算法
• 5.1 LSB匹配检测算法
• 5.2 基于梯度能量的LSB匹配检测算法
• 5.2.1 梯度能量的定义
• 5.2.2 算法建模
• 5.2.3 算法仿真与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢