基于多描述图像编码的隐藏通信算法研究

论文摘要

多描述编码是近年来发展起来的为了在不可靠信道下实时地传输信息而设计的一类编码方法,其编码对象可以是图像、音频和视频等。多描述编码抗干扰和抗时延的能力很强,利用多描述编码来传输秘密信息的方法也将具有很强的抗干扰和抗时延的能力,从而实现可靠地隐藏通信的目的。近年来国内外关于多描述编码和信息隐藏的研究较多,而将二者结合起来研究的报道较少,本文的研究工作对信息隐藏技术和多描述编码技术提供了有益的补充。本文主要研究基于多描述图像编码的隐藏通信算法,重点研究如何在信息嵌入和提取过程中增强信息隐藏算法的鲁棒性;如何使信息隐藏算法和多描述编码系统更好的结合起来,以抵抗信道中普遍存在的噪声、丢包以及衰落等对隐藏通信系统的影响。论文的主要创造性研究成果如下: 1.提出了基于汉明距测度的索引划分算法,增强了基于多描述标量量化编码的隐藏通信算法的性能。首先将载体图像用矢量量化来编码,用码书划分的方法将秘密信息隐藏在索引中;然后将原索引集用索引划分算法分成两个子索引集,一个子索引集对应一个子码书;最后通过多描述标量量化的索引分配矩阵将一个索引分配成两个或两个以上的子索引,将每个子索引在不同的信道中传输。实验表明索引划分算法提高了秘密信息在传输过程中的鲁棒性。2.提出了基于子采样-DCT和DWT多描述编码的隐藏通信算法。将载体图像子采样成若干个子图像,将秘密信息隐藏在子图像DCT或DWT系数中,然后对每个子图像分别JPEG或SPIHT编码后传输。以往的基于子采样的信息隐藏算法无法抵抗置乱攻击,本文提出了一个改进算法,实验表明该算法能有效抵抗置乱攻击。3.提出了基于DWT-数据划分多描述编码的隐藏通信算法。首先将DWT系数按照水平、垂直和对角分量分成三个子系数集;然后用奇偶调制法将秘密信息隐藏在每个子系数集的低频DWT系数中。实验表明了该算法的有效性。4.提出了基于空间域和变换域的信息隐藏算法,并将其和前向纠错多描述编码结合起来。在发送端将相同的秘密信息分别隐藏在载体图像的变换域和空间域中。在接收端,秘密信息分别在空间域和变换域中提取,选择视觉质量较好的秘密信息图像作为最终结果。实验表明该信息隐藏算法能有效抵抗几何攻击和常规图像处理攻击。5.提出了在正交频分复用（OFDM）系统的信号映射阶段进行相位调制的信息隐藏算法。该算法与所要传输的载体无关,实验证明了该算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 信息隐藏技术的研究现状
• 1.2.1 数字水印技术
• 1.2.2 隐写术与数字水印技术的区别与联系
• 1.3 多描述编码技术的研究现状
• 1.3.1 多描述编码的性能评价
• 1.3.2 典型的多描述编码方法
• 1.3.3 多描述编码中的信道模型
• 1.4 信息隐藏与多描述编码的结合
• 1.5 论文的结构与主要研究内容
• 第2章 多描述标量量化编码的隐藏通信算法
• 2.1 引言
• 2.2 基于多描述标量量化的隐藏通信算法
• 2.2.1 多描述标量量化原理
• 2.2.2 单描述矢量量化与多描述标量量化的结合
• 2.3 基于单描述矢量量化的信息隐藏算法
• 2.3.1 矢量量化概述
• 2.3.2 矢量量化中基于码书划分的信息隐藏算法
• 2.3.3 矢量量化中基于码书扩展的信息隐藏算法
• 2.4 矢量量化中的码字索引分配和能量分配算法
• 2.4.1 码字索引分配和能量分配算法概述
• 2.4.2 码字索引分配算法
• 2.4.3 能量分配码字索引传输算法
• 2.5 对已有的多描述标量量化隐藏通信算法的改进
• 2.5.1 二元对称信道中索引划分算法对系统性能的提高
• 2.5.2 Fritchman信道中索引分配算法对系统性能的提高
• 2.5.3 仿真实验
• 2.6 本章小结
• 第3章 数据划分多描述编码的隐藏通信算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于小波变换的图像压缩编码算法-SPIHT算法
• 3.2.1 SPIHT算法概述
• 3.2.2 空间取向树及集合划分规则
• 3.2.3 SPIHT算法描述
• 3.3 基于空间域子采样和离散余弦变换的多描述编码及其隐藏通信算法
• 3.3.1 基于空间域子采样和离散余弦变换的多描述编码框架
• 3.3.2 基于此框架的隐藏通信算法
• 3.3.3 仿真实验
• 3.4 基于空间域子采样和离散小波变换的多描述编码及其隐藏通信算法
• 3.4.1 基于空间域子采样的信息隐藏算法
• 3.4.2 置乱攻击对空间域子采样信息隐藏算法的影响
• 3.4.3 抗置乱攻击的信息隐藏算法
• 3.4.4 仿真实验
• 3.4.5 基于空间域子采样和离散小波变换的多描述编码框架
• 3.4.6 基于此框架的隐藏通信算法
• 3.4.7 仿真实验
• 3.4.8 本节小结
• 3.5 基于DWT域数据划分的多描述编码及其隐藏通信算法
• 3.5.1 基于DWT域数据划分的多描述编码框架
• 3.5.2 基于奇偶调制的信息隐藏算法
• 3.5.3 基于DWT域数据划分多描述编码的隐藏通信算法
• 3.5.4 仿真实验
• 3.6 本章小结
• 第4章 前向纠错多描述编码的隐藏通信算法
• 4.1 引言
• 4.2 RS码的基本理论
• 4.3 基于SPIHT和RS码的多描述编码框架
• 4.4 基于双域嵌入的信息隐藏算法
• 4.4.1 双域嵌入法概述
• 4.4.2 在DWT域嵌入和提取秘密信息
• 4.4.3 在像素域嵌入和提取秘密信息
• 4.4.4 双域嵌入信息隐藏算法的仿真实验
• 4.5 基于SPIHT-RS多描述编码的隐藏通信算法
• 4.6 本章小结
• 第5章 抗频率选择性衰落多描述编码的隐藏通信算法
• 5.1 引言
• 5.2 OFDM的基本理论
• 5.2.1 OFDM技术概述
• 5.2.2 多载波调制和FFT
• 5.2.3 OFDM系统的组成
• 5.2.4 OFDM的保护间隔
• 5.3 在OFDM系统的信号映射过程中藏入信息
• 5.3.1 信息嵌入和提取
• 5.3.2 仿真实验
• 5.4 基于OFDM的多描述编码及其隐藏通信算法
• 5.4.1 基于OFDM的多描述编码框架
• 5.4.2 基于OFDM多描述编码的隐藏通信算法
• 5.4.3 仿真实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历