二值图像信息隐藏算法的设计与评估

论文摘要

二值图像即黑白图像,有着存储简单、结构紧凑的独特优势,是一种应用非常广泛的图像。随着全球信息数字化进程的日益加快,很多重要的文本资料,如个人档案、医疗记录、学历证书、手写签名、设计图样、馆藏图书等都被扫描成数字化文档,以二值图像的方式存储。这些二值图像资料的价值很高、作用重要,在其中隐藏保护性信息也就显得尤为重要。因此,研究二值图像的信息隐藏技术对于信息安全和产权保护具有重要意义。本文主要研究二值图像信息隐藏技术,主要研究结果如下:1、提出了一种基于二值图像的认证算法。根据像素点的视觉特性,提出翻转点选择标准;计算像素点的翻转得分,并根据可修改得分确定出用于信息嵌入的像素点序列;利用MME（Modified Matrix Encoding）编码算法实现认证信息的嵌入,减少了对原始图像的修改,减小了载体图像失真。同时还提出了一种二值图像失真度量标准,衡量信息嵌入引起的图像失真。2、提出了一种二值图像信息隐藏算法。针对二值图像修改痕迹明显的特点,选择出适合修改的像素点类型;结合人眼视觉特性对可修改像素点的失真程度进行区分,提出像素点修改失真的计算标准;然后利用STC（Syndrome-trellis Codes）编码算法选择信息嵌入的最佳修改路径,不仅减少了对载体图像的改动,同时避免了局部较大失真点的出现,保证了载密图像的隐蔽性。3、提出了一种无损信息隐藏算法。考虑二值图像中像素点与其邻域的连通性和光滑性,提出像素点选择标准,构造出一条适合修改的载体序列;利用算术编码对载体序列进行无损压缩,得到隐藏信息的冗余空间;通过比特控制的方法选择信息嵌入方式,减少对原始图像的修改。实验结果表明:该算法在保证提取隐藏信息的同时可以完全恢复原始载体图像。4、提出了二值图像隐藏算法的综合评估方案。根据二值图像信息隐藏的特点,建立了算法评估指标集,该指标集包括:容量、视觉效果、图像失真、嵌入效率、统计特性和时间复杂度,从六个方面对隐藏算法的性能进行评估;而且根据实际应用需要,通过设定相应的权重指标值,对隐藏算法的性能进行综合评估。实验结果表明:该评估方案不仅能够对二值图像隐藏算法进行评估,还可以为选择最优的应用算法提供依据。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 信息隐藏技术简介
• 1.3 二值图像信息隐藏
• 1.3.1 分块嵌入法
• 1.3.2 基于半色调图像的嵌入算法
• 1.3.3 游程修改法
• 1.3.4 结构微调法
• 1.3.5 频域嵌入法
• 1.4 论文内容安排
• 第二章 一种基于二值图像的认证算法
• 2.1 翻转点选择标准
• 2.2 图像分块方式
• 2.3 嵌入算法
• 2.4 认证算法
• 2.5 实验结果
• 2.5.1 翻转点个数比较
• 2.5.2 载密图像失真评价
• 2.5.3 抵抗隐写分析的能力
• 2.6 本章小结
• 第三章 一种基于二值图像的信息隐藏算法
• 3.1 可修改点选择标准
• 3.2 像素点的可修改得分计算
• 3.3 STC 编码算法
• 3.4 信息隐藏算法
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 载体容量比较
• 3.4.2 载体图像失真评价
• 3.4.3 抵抗隐写分析的能力
• 3.5 本章小结
• 第四章 一种无损的二值图像信息隐藏算法
• 4.1 可修改点选择标准
• 4.2 压缩算法
• 4.3 比特控制
• 4.4 嵌入算法
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 载体序列性质
• 4.4.2 嵌入容量比较
• 4.4.3 图像失真评价
• 4.5 本章小结
• 第五章 二值图像信息隐藏算法评估方案
• 5.1 评估指标集
• 5.1.1 容量
• 5.1.2 视觉效果
• 5.1.3 图像失真
• 5.1.4 嵌入效率
• 5.1.5 统计特性
• 5.1.6 时间复杂度
• 5.2 算法介绍
• 5.2.1 CPT 算法
• 5.2.2 Wu 算法
• 5.2.3 Yang 算法
• 5.2.4 Tseng 算法
• 5.2.5 Fu 算法
• 5.3 指标性能评估
• 5.4 综合评估方案
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 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