图像信息隐藏算法研究

论文摘要

数字图像信息隐藏技术是近年信息隐藏技术中的热点研究课题,以数字图像作为载体的信息隐藏与传统加密方法不尽相同,利用图像所具有的迷惑性产生的信息隐藏更能经受起恶意者的攻击。本文研究了数字图像信息隐藏的三种算法,所做工作、技术难点与创新如下:1.改进LSB的数字图像隐藏算法基于传统LSB算法的基础上,提出了一种新的LSB算法。基本思想为:在嵌入位置上做两次随机,其一是在整个载体图像中的隐藏的像素位置随机,保证秘密信息尽可能遍及整个载体图像;其二,在每一个字节的最低4位隐藏位置随机;在隐藏容量上,载体图像的每个字节隐藏两位秘密信息,载体图像和秘密信息的大小之比约为4比1。提取秘密信息时,由事先生成的随机序列从隐藏了秘密信息的载体图像中的对应位置提取二进制序列即可。2.图像置乱技术和离散余弦变换技术相结合的信息隐藏算法算法的关键问题包括图像的置乱技术和和秘密信息的隐藏技术,也即先把秘密信息加密后再隐藏。图像的置乱技术是基于约瑟夫环算法,思想为:先对秘密图像的每行做约瑟夫环变换,再对列做约瑟夫环变换,最终达到置乱的目的。在参数的选择上,每行和每列的报数上限用两个随机值,报数的起始位置可以固定,也可以随机。秘密信息隐藏采用变换域的隐藏技术,分为三步:先对载体图像分块,每块的大小为8×8;然后对每块做DCT变换,系数矩阵按“Z”形排列;最后在系数矩阵中分析2个字节的中频系数,具体取值为:JPEG亮度表中,值相同或相差为1的系数。根据秘密信息的二进制序列是0或1来确定连续两个中频系数的先后关系,然后再做逆DCT变换,将置乱后的秘密信息隐藏到相应的系数中。秘密信息的提取和隐藏过程刚好相反。3.改进的图像压缩技术的信息隐藏算法行程编码(RLE)是比较经典的压缩编码算法,其原理是通过存储像素的个数和像素的值来达到压缩的目的。针对RLE在PCX图像文件数据编码的基础上,提出了一种改进的基于RLE的信息隐藏算法。通过实验证明,对图像数据小于而且只有一个192的数据前加入0xC1和任意数据标识前加入0xC1 00图像的质量不会发生变化。基于此,依次取出两位秘密信息的二进制流,可能的组合为00、01、10、11,而载体图像中的数据组合可能为:oxXX(XX≤192)、oxC1XX(XX＞192)、oxC1XX(XX＞=192)、oxC1XX(2≤n≤63),然后分析秘密信息的组合和载体图像组合之间的关系,将秘密信息隐藏在载体图像中。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 信息隐藏技术概述
• 1.1 信息隐藏的基本概念
• 1.2 信息隐藏的基本原理和模型
• 1.2.1 信息隐藏的基本原理
• 1.2.2 信息隐藏的一般模型
• 1.3 信息隐藏技术的分类
• 1.4 信息隐藏技术的应用
• 1.4.1 保密通信
• 1.4.2 所有权认定和版权保护
• 1.4.3 商务活动中的票据防伪
• 1.4.4 数据完整性保护
• 1.4.5 隐含标注
• 1.5 信息隐藏技术的研究现状
• 1.6 信息隐藏技术特点
• 1.7 本文的主要工作
• 第二章 数字图像信息隐藏技术
• 2.1 图像和数字图像
• 2.1.1 图像及其分类
• 2.1.2 数字图像及表示
• 2.1.3 常见图像格式简介
• 2.2 图像质量的评价
• 2.2.1 主观质量评价
• 2.2.2 客观质量评价
• 2.3 图像信息隐藏技术算法介绍
• 2.3.1 空域算法
• 2.3.2 Patchwork算法
• 2.3.3 频域算法
• 2.3.4 压缩域算法
• 2.3.5 NEC算法
• 2.3.6 生理模型算法
• 2.4 图像信息隐藏技术的性能指标
• 2.5 数字图像信息隐藏的几个概念
• 2.6 小结
• 第三章 基于LSB的数字图像隐藏算法
• 3.1 BMP文件结构分析
• 3.1.1 BMP文件的标头
• 3.1.2 BMP信息标头
• 3.1.3 图像数据
• 3.2 LSB信息隐藏算法
• 3.2.1 传统LSB信息隐藏算法
• 3.2.2 改进的LSB信息隐藏算法
• 3.2.3 实验结果及分析
• 3.3 小结
• 第四章 置乱技术的信息隐藏算法
• 4.1 图像置乱方法介绍
• 4.1.1 变换模板形状的图像置乱算法
• 4.1.2 图像的幻方变换
• 4.1.3 图像的Hash置乱
• 4.2 约瑟夫环图像置乱算法
• 4.2.1 约瑟夫环遍历问题
• 4.2.2 约瑟夫环图像置乱算法
• 4.3 约瑟夫环图像置乱算法在信息隐藏中的应用
• 4.3.1 离散余弦变换
• 4.3.2 约瑟夫环图像置乱算法和离散余弦变换进行信息隐藏
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 小结
• 第五章 压缩编码信息隐藏算法
• 5.1 图像编码方法简介
• 5.1.1 行程编码（RLE）
• 5.1.2 LZW压缩算法
• 5.1.3 霍夫曼编码
• 5.1.4 变换编码
• 5.2 PCX文件格式及压缩算法
• 5.2.1 PCX文件格式
• 5.2.2 PCX文件的压缩算法
• 5.3 行程压缩编码算法在信息隐藏中的应用
• 5.3.1 信息隐藏算法
• 5.3.2 实验数据及分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录
• 图版