基于STC编码的图像隐写技术研究

论文摘要

隐写技术可为秘密信息在网络环境中的安全传输提供保障,是当前信息安全领域的重要研究课题。图像是常见的数字载体,研究图像隐写技术对保证我军重要信息在网络环境中的安全传输具有重要意义。本文主要围绕基于STC(Syndrome trellis codes)编码的图像DCT域隐写和空域隐写展开研究,主要完成以下几方面的工作：1.在深入分析隐写模型、隐写特性及图像隐写研究现状的基础上,指出目前图像隐写研究领域存在的问题。2.针对DCT域隐写隐藏容量低的问题,提出了基于高效编码的DCT域隐写算法。设计了融合湿纸码和STC编码的高效编码方案,在获得较好抗检测性的同时,提高了DCT域隐写的隐藏容量。通过调整DCT系数的修改概率,避免了高效编码嵌入信息后DCT系数可能出现的统计异常,进一步提高了算法的抗检测性。实验表明该算法的抗检测性和隐藏容量均高于同类算法。3.针对空域隐写抗检测性有待提高的问题,提出了基于STC编码的最小化失真隐写算法。首先给出了图像总体失真函数以及像素级失真函数的定义,通过失真函数量化表示出修改个数、修改位置及修改方式等因素影响下的隐写抗检测性,从而将隐写抗检测性问题转化为最小化失真问题。将失真函数和STC编码相结合,通过寻找最小失真的路径进行嵌入达到抗检测目的。实验表明该算法可有效抵抗检测算法的攻击。4.在前述DCT域隐写算法和空域隐写算法基础上,按照隐写的基础框架,基于Matlab平台设计并实现了图像隐写原型系统,系统可满足隐蔽通信的应用需求,并具有可扩展性。最后,总结本文工作,对隐写发展前景进行展望,指出未来的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 本文组织结构
• 第二章 图像隐写技术
• 2.1 隐写概述
• 2.1.1 隐写模型
• 2.1.2 隐写的主要特性
• 2.2 隐写技术研究现状
• 2.2.1 隐写编码研究现状
• 2.2.2 图像隐写技术研究现状
• 2.3 本文研究内容
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于STC编码的DCT域隐写技术研究
• 3.1 DCT域隐写的问题分析
• 3.2 融合湿纸编码和STC编码的高效编码
• 3.2.1 STC编码原理和嵌入效率分析
• 3.2.2 高效编码基本思想
• 3.2.3 编码方案
• 3.2.4 有效性验证
• 3.3 DCT系数统计特性保持
• 3.3.1 高效编码对DCT系数统计特性影响分析
• 3.3.2 统计特性保持方案
• 3.4 基于高效编码的DCT域隐写算法
• 3.4.1 信息嵌入
• 3.4.2 信息提取
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 抗检测性测试
• 3.5.2 隐藏容量对比
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于STC编码的空域隐写技术研究
• 4.1 空域隐写抗检测性的影响因素
• 4.2 失真函数
• 4.2.1 总体失真函数
• 4.2.2 像素级失真函数
• 4.2.3 像素级失真函数的动态定义
• 4.2.4 有效性验证
• 4.3 基于STC编码的最小化失真隐写算法
• 4.3.1 基本思想
• 4.3.2 信息嵌入
• 4.3.3 信息提取
• 4.4 实验结果和分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 图像隐写原型系统设计与实现
• 5.1 系统性能要求
• 5.2 系统总体设计
• 5.2.1 系统主要功能
• 5.2.2 系统组成结构
• 5.2.3 系统流程
• 5.3 系统模块设计与实现
• 5.3.1 控制程序及界面
• 5.3.2 算法库和算法选择模块
• 5.3.3 信息处理模块
• 5.3.4 输入/输出模块与I/O缓冲区
• 5.3.5 参数设置模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢