信息隐藏和隐藏分析的理论与算法研究

论文摘要

随着数字技术和网络技术的不断发展，人们可以方便、迅速地将数字信息传达到世界各地。如何解决与此相关的版权保护、完整性认证、秘密通信等问题，成为亟待解决的研究课题。信息隐藏就是为解决这些问题而出现的，它有两个主要分支：数字水印和隐写术。数字水印主要用于版权保护、电子文档完整性保护等方面。隐写术主要用于秘密通信。同时为了保卫国家安全，信息隐藏分析也逐渐发展起来。 本文在国家重点基础研究发展规划973项目(TG1999035804)、国家自然科学基金项目(60473016)和北京邮电大学研究生创新基金项目的资助下，围绕与信息隐藏和信息隐藏分析相关的算法和理论问题，进行了研究。主要工作如下： 1．针对不同的应用环境，设计了3种不同的数字水印算法。自适应HSI鲁棒彩色图像数字水印算法将图像变换到HSI色彩模型中，并利用人眼视觉特点计算临界差异，在不可见性和鲁棒性之间找到折衷点。强鲁棒图像数字水印算法利用傅里叶变换的几何不变域，可以抵抗长宽不等比缩放、基本旋转等RST攻击，还可以抵抗格式转换、常规信号处理等攻击。同时能够实现嵌入量大、盲检测、100％正确提取等要求。Midi音频数字水印算法利用Midi文件格式的特殊性，借鉴软件水印的方法，实现了水印算法完全的透明性。 2．提出自适应加性水印嵌入模型，在此前提下，用PSNR衡量不可见性、用信道误码率衡量鲁棒性，给出了不可见性、鲁棒性和信息隐藏率之间的定量关系，指出达到三者折衷点的关键是水印嵌入强度。实验指出如何在确定水印算法参数之后计算嵌入强度，以达到三者的折衷。 3．指出纠错码在水印信道中的作用。水印信道受不可见性影响，嵌入强度与水印长度的乘积是一个常数(此常数的值与水印算法要达到的不可见性、鲁棒性等有关)，这是水印信道与一般通信信道最大的不同。因此水印信道中纠错码的码率不能任意小，文中给出了纠错码码率的下限。 4．在分析已有信息隐藏模型不足的基础上，给出了新的信息隐藏模

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 信息隐藏的历史
• 1.3 信息隐藏系统
• 1.3.1 模型
• 1.3.2 特点
• 1.3.3 分类
• 1.3.4 应用领域
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 信息隐藏（数字水印）算法
• 1.4.2 信息隐藏相关理论
• 1.4.3 信息隐藏分析算法
• 1.4.4 其他内容
• 1.5 本文主要工作
• 1.5.1 信息隐藏（数字水印）算法研究
• 1.5.2 信息隐藏理论研究
• 1.5.3 信息隐藏分析算法研究
• 1.5.4 信息隐藏分析理论研究
• 参考文献
• 第二章 数字水印算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 自适应HSI鲁棒彩色图像数字水印算法
• 2.2.1 HSI与RGB相互转换
• 2.2.2 临界差异
• 2.2.3 水印嵌入算法
• 2.2.4 水印提取算法
• 2.2.5 试验数据和性能分析
• 2.2.6 结论
• 2.3 强鲁棒图像数字水印算法
• 2.3.1 几何变换的不变域
• 2.3.2 频谱幅度关系调制
• 2.3.3 基本旋转与任意缩放
• 2.3.4 水印嵌入算法
• 2.3.5 水印提取算法
• 2.3.6 试验结果
• 2.3.7 结论
• 2.4 Midi音频数字水印算法
• 2.4.1 水印嵌入算法
• 2.4.2 水印提取算法
• 2.4.3 算法性能分析
• 2.4.4 结论
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 水印算法参数之间的关系
• 3.1 引言
• 3.2 自适应加性水印嵌入模型
• 3.3 定义
• 3.4 不可见性、鲁棒性与信息隐藏率的定量关系
• 3.4.1 关系
• 3.4.2 达到三者折衷点的关键
• 3.4.3 实验结果
• 3.5 纠错码码率的选择
• 3.5.1 强度与长度的关系
• 3.5.2 编码速率的选择
• 3.5.3 一个例子
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 信息隐藏容量研究
• 4.1 引言
• 4.2 对已有信息隐藏的理论模型的分析
• 4.3 改进的信息隐藏模型
• 4.3.1 问题的描述
• 4.3.2 定义
• 4.3.3 特殊情况下容量的具体含义
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 信息隐藏的可证明安全性
• 5.1 引言
• 5.2 密码学中的随机预言模型
• 5.3 安全性比较
• 5.3.1 安全性与鲁棒性
• 5.3.2 无条件安全和有条件安全
• 5.4 信息隐藏系统中的随机预言模型
• 5.4.1 空间
• 5.4.2 算法
• 5.4.3 信息隐藏系统
• 5.4.4 攻击/敌手
• 5.4.5 Oracle
• 5.4.6 黑盒子
• 5.4.7 敌手攻击的形式化描述/可忽略函数/安全性
• 5.4.8 法官
• 5.4.9 证明/设计
• 5.5 可证明安全
• 5.5.1 CMOCA-BA-安全性
• 5.5.2 KOCA-BA-安全性
• 5.5.3 KOCA-KOCA-安全性
• 5.5.4 关系
• 5.6 小结
• 参考文献
• 第六章 信息隐藏分析
• 6.1 引言
• 6.2 特征向量的选取
• 6.3 SVM分类算法
• 6.4 唯秘密载体信息隐藏分析方法
• 6.4.1 计算特征向量
• 6.4.2 训练
• 6.4.3 检测
• 6.5 试验结果及分析
• 6.6 小结
• 参考文献
• 第七章 用神经网络实现任意q-值函数
• 7.1 引言
• 7.2 预备知识
• 7.3 实现任意q-值函数
• 7.3.1 神经元
• 7.3.2 实现一个特殊的强对称函数
• 7.3.3 实现任意强对称函数
• 7.3.4 实现任意q-值函数
• 7.4 二进制神经元和多值神经元
• 7.5 小结
• 参考文献
• 第八章 结束语
• 8.1 工作总结
• 8.2 进一步研究的思考
• 致谢
• 攻读博士学位期间的研究成果
• 论文
• 著作
• 专利
• 攻读博士学位期间完成和参与的项目