基于彩色静止图像的文本信息隐藏研究

论文摘要

随着信息技术特别是网络技术的发展,各种信息的交换与传输变得越来越快捷,但数字信息在传输过程中也面临着被窃取、篡改的威胁,如何保证网络中信息传输的安全已经成为人们关注的焦点。信息隐藏技术作为一种解决信息安全传输的新的有效途径,近年来已经成为信息安全领域的研究热点。本文针对军事隐蔽通信的客观需求,主要研究和讨论了基于彩色静止图像的文本信息隐藏技术。本文首先分析了信息隐藏与信息加密的不同点,讨论了信息隐藏的两大分支——信息隐写和数字水印的区别与联系。针对文本信息的特点,结合混沌序列随机性强、对初值敏感的特性,在信息预处理上,首先采用了混沌伪随机序列对待嵌入的文本信息进行加密,然后对加密的比特流进行卷积纠错编码,为将秘密信息在传输过程中可能受到的突发错误转换为随机错误,最后还对编码的比特流实行了交织置乱。论文研究了图像空域和变换域信息隐藏技术。在分析经典的LSB(Least Significance Bit,LSB)信息隐藏算法的基础上,针对LSB算法嵌入信息健壮性差和隐秘图像在传输中可能受到的噪声和裁剪攻击,提出了一种基于图像MSB(Most Significance Bit,MSB)的抗裁剪的空域信息隐藏算法。实验结果表明,该算法不仅具有较好的不可见性,而且有较强的抗噪声和抗裁剪性能。在分析人眼视觉系统(Human Visual System,HVS)特性的基础上,结合Watson视觉模型,提出了一种基于HVS的图像DCT (Discrete Cosine Transform,DCT)域信息隐藏改进算法。通过实验对比,改进算法在增强隐藏信息的不可感知性上有一定提高。为提高隐秘图像的抗JPEG压缩性能,根据图像压缩编码原理,还提出了一种能有效提高隐秘图像JPEG压缩率的算法。实验结果表明,该算法对提高信息隐藏的隐蔽性,确保隐藏信息的健壮性具有较好效果。最后,借助Matlab的GUI编程工具实现了一个简单实用的信息隐藏软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 信息隐藏概论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及应用
• 1.3 常用术语及系统模型
• 1.4 信息隐藏的基本要求及分类
• 1.5 信息隐藏与信息加密
• 1.6 信息隐写与数字水印
• 1.7 隐藏算法的评估方法
• 1.8 本文完成的主要工作及内容安排
• 2 文本信息预处理
• 2.1 信息预处理的作用和意义
• 2.2 基于混沌映射的文本加密
• 2.2.1 混沌的基本概念及性质
• 2.2.2 基于混沌序列的文本信息加密
• 2.3 纠错编码
• 2.3.1 纠错编码概述
• 2.3.2 卷积编码的基本原理
• 2.3.3 实验结果及分析
• 2.4 基于交织编码的文本信息置乱
• 2.4.1 交织编码原理
• 2.4.2 实验结果及分析
• 2.5 小结
• 3 图像空域信息隐藏
• 3.1 基于LSB 位平面替换的信息隐藏算法
• 3.1.1 算法描述
• 3.1.2 实验结果及分析
• 3.2 基于MSB 位平面替换的信息隐藏算法
• 3.2.1 基于MSB 位平面替换的隐藏算法
• 3.2.2 实验结果及分析
• 3.3 一种抗裁剪的MSB 位信息隐藏算法
• 3.3.1 算法描述
• 3.3.2 实验结果及分析
• 3.4 小结
• 4 基于离散余弦变换的信息隐藏
• 4.1 DCT 变换及JPEG 压缩原理
• 4.1.1 离散余弦变换
• 4.1.2 JPEG 压缩原理
• 4.2 人眼视觉特性
• 4.2.1 人眼视觉特性概述
• 4.2.2 与信息隐藏有关的一些特性
• 4.2.3 Watson 基于DCT 的视觉模型
• 4.3 基于WATSON视觉模型的DCT 域自适应量化信息隐藏
• 4.3.1 基于量化的信息隐藏原理
• 4.3.2 基于Watson 视觉模型的自适应量化隐藏算法
• 4.3.3 抗JPEG 压缩的自适应量化隐藏算法
• 4.4 JPEG 压缩增强算法
• 4.5 小结
• 5 软件设计与实现
• 5.1 系统功能简介
• 5.2 软件运行时的主要界面
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 论文的不足之处
• 6.3 未来研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录