基于矢量量化的可逆信息隐藏技术研究

论文摘要

20世纪90年代以来,随着计算机和网络技术的发展,各种多媒体信息在网络中方便、快捷地传输,极大地方便了人们的通信和交流。这些新技术在给人们带来方便的同时也暴露出严重的安全问题。为解决这些问题,人们引入了加密技术,但加密技术将明文加密成一堆乱码,容易激发拦截者破解机密文件的动机及欲望。为此,人们引入了信息隐藏技术,即将秘密信息隐藏在不易被人怀疑的普通文件中,使秘密信息不易被别有用心的人发现,从而加强了消息在网络上传输的安全性。因为多媒体信息本身有一定的冗余性,所以可以将信息嵌入到多媒体信息中进行秘密传送,且不影响多媒体信息本身的传送和使用。另一方面,由于人类视觉系统和听觉系统本身的掩蔽效应,所以可以利用人眼和人耳的这些特点进行掩蔽通信、信息隐藏和版权保护。按信息隐藏的目的或应用可将其分为伪装式保密通信和数字水印。前者用来秘密传输信息,后者用来实施版权保护。按隐藏的载体又可将其分为基于图像、音频、视频的信息隐藏技术。近年来不少学者结合当今一种主流的信息压缩技术——矢量量化技术,引入了基于矢量量化域的可逆信息隐藏技术。这种技术继承了在秘密信息提取的同时可以完全不失真恢复载体信息的优势之外,更结合矢量量化技术极大的减少了载体信息所需的存储空间。本文在详细介绍矢量量化和信息隐藏的相关知识的基础上,总结了近年来有关的“基于矢量量化的可逆信息隐藏算法”。其中重点介绍了“基于边缘矢量量化的可逆信息隐藏算法”和“基于快速相关矢量量化的可逆信息隐藏算”两种经典算法。随后,本文介绍了两种基于矢量量化索引域的可逆信息隐藏算法:“基于分类VQ索引表的可逆信息隐藏算法”和“基于VQ索引SOC编码的可逆信息隐藏算法”。这两种算法虽然实现了秘密信息的可逆嵌入过程,但在嵌入容量、嵌入后载体质量等方面的表现不佳。基于此,本文提出了一种全新的“基于VQ索引联合临近编码的可逆信息隐藏算法”。实验表明此算法相比先前同类算法在信息嵌入容量和嵌入后的载体质量等性能方面都有很多大的提高。然而由于算法本身的特点导致秘密信息直接暴露在码流中以至于安全性不强。为此,本文提出了一种改进算法。实验表明改进算法在秘密信息潜入的安全性方面有了很大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源和研究目的及意义
• 1.2 信息隐藏技术的研究现状和发展方向
• 1.2.1 传统信息隐藏技术的研究现状
• 1.2.2 可逆信息隐藏技术的研究现状及其发展方向
• 1.3 可逆信息隐藏技术的性能评价
• 1.4 本文的主要研究内容和结构
• 第2章 信息隐藏技术与矢量量化技术的研究
• 2.1 信息隐藏技术
• 2.1.1 信息隐藏技术的基本理论
• 2.1.2 信息隐藏的特性
• 2.1.3 信息隐藏的分类
• 2.1.4 可逆信息隐藏技术概述
• 2.2 矢量量化技术
• 2.2.1 矢量量化理论的基础
• 2.2.2 矢量量化的基本定义和原理
• 2.2.3 矢量量化器相关算法
• 2.3 本章小结
• 第3章 矢量量化域的可逆信息隐藏算法
• 3.1 基于边缘匹配矢量量化的可逆信息隐藏算法
• 3.1.1 全搜索矢量量化技术
• 3.1.2 边缘匹配矢量量化技术
• 3.1.3 基于边缘匹配矢量量化的可逆信息隐藏算法
• 3.2 基于快速相关矢量量化的可逆信息隐藏算法
• 3.2.1 基于矢量量化的可逆信息隐藏技术框架
• 3.2.2 快速相关矢量量化技术
• 3.2.3 基于改进的快速相关矢量量化的可逆信息隐藏算法
• 3.3 本章小结
• 第4章 矢量量化索引域的可逆信息隐藏算法
• 4.1 基于分类VQ 索引表的可逆信息隐藏算法
• 4.2 基于VQ 索引SOC 编码的可逆信息隐藏算法
• 4.2.1 VQ 索引SOC 编码
• 4.2.2 基于VQ 索引SOC 编码的可逆信息隐藏算法
• 4.3 基于VQ 索引联合临近编码（JNC）的可逆信息隐藏算法
• 4.3.1 VQ 索引JNC 编码
• 4.3.2 基于VQ 索引JNC 编码的可逆信息隐藏算法
• 4.3.3 基于VQ 索引JNC 编码可逆信息隐藏技术的改进算法
• 4.3.4 实验仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢