基于数字音频的灰度图像信息隐匿技术研究

论文摘要

信息隐藏技术主要包括信息隐匿技术和数字水印技术。受安全通信和版权保护需求的驱动，该技术近年来的发展异常迅猛。安全通信，尤其是军事的安全通信保障迫在眉睫。传统的加密通信技术保护通信内容，使其不被第三方理解，其基本方法是置乱。信息隐匿技术保护通信信号，使其不被第三方干扰、检测和截获，比加密通信技术更进了一步。在加密通信中，加密后的信息通常是一堆乱码，容易引起拦截者注意和破解欲望。即使拦截者不能破解，也能非常成功的拦截秘密信息，甚至精确的给予摧毁或干扰通信的进行。信息隐匿的目的是使得拦截者不确定哪里存在秘密，它隐藏的是信息存在的形式。密码的不可译性是依靠不断增加密钥的长度来提高的，然而随着计算机计算能力的迅速增长，密码的安全性始终面临新的挑战。在这种情形下，寻求新的安全通信措施、应用新的通信技术是必要的，不会引起别人发现和攻击欲望的信息隐匿技术是解决通信安全的重要技术之一，因此引起了研究人员的极大兴趣。本文对信息隐匿技术进行了研究，主要研究了将灰度图像作为秘密信息嵌入到掩护媒体(音频信号)中，进行秘密通信的信息隐匿技术算法。对信息隐匿技术的基本概念、研究背景与现状进行了介绍，对隐匿技术的常用术语进行了定义，给出了隐匿技术系统的一个具体分类。最后，作者提出了三种隐匿算法，并进行了仿真实验。本文的主要研究内容如下：(1)为了提高隐匿系统的安全性，利用经典的加密技术，在秘密信息被嵌入到掩护媒体之前先对其进行加密。文中较为详细的介绍了三种加密技术，分别是Arnold置乱、幻方置乱以及混沌置乱。(2)为了提高算法的抗攻击能力，本文在分析了隐匿系统的客观要求的基础上，选取中频系数作为秘密信息嵌入的位置。(3)提出了在DCT域和DWT域嵌入秘密信息的两种隐匿算法，并进行了仿真实验。为了提高算法的不可见性，在前两种算法的基础上，提出了一种改进的基于能量排序的自适应信息隐匿算法。该算法利用人类的听觉模型的掩蔽效应，结合载体音频的内容选取能量较大的音频段作为秘密信息嵌入的候选段。秘密信息嵌入在这些高能量的音频段后，提高了该算法的鲁棒性和不可见性。实验结果表明上述DCT域、DWT域及改进的基于能量排序的自适应信息隐匿算法对低通滤波、重采样、有损压缩及叠加噪声等攻击均有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 信息加密技术简介
• 1.1.2 加密技术的局限性
• 1.1.3 信息隐藏技术简介
• 1.2 信息隐匿技术概况
• 1.2.1 信息隐匿技术的基本概念
• 1.2.2 信息隐匿技术的特点
• 1.2.3 信息隐匿技术的发展历程
• 1.2.4 信息隐匿技术的研究现状
• 1.2.5 信息隐匿技术的发展趋势
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第2章 信息隐匿系统模型研究
• 2.1 信息隐匿系统模型
• 2.1.1 基本模型
• 2.1.2 相关术语
• 2.2 信息隐匿系统的分类
• 2.2.1 无密钥隐匿系统
• 2.2.2 私钥隐匿系统
• 2.2.3 公钥隐匿系统
• 2.3 信息隐匿系统的安全性
• 2.3.1 绝对安全性分析
• 2.3.2 攻击类型分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 隐匿信息预处理技术研究
• 3.1 图像置乱技术概述
• 3.2 Arnold置乱
• 3.2.1 Arnold变换原理
• 3.2.2 仿真实验及结果分析
• 3.3 幻方置乱
• 3.3.1 幻方变换原理
• 3.3.2 仿真实验及结果分析
• 3.4 混沌置乱
• 3.4.1 混沌原理
• 3.4.2 仿真实验及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 时域信息隐匿算法研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 图像质量评价
• 4.1.2 声音质量评价
• 4.1.3 人类听觉特性
• 4.1.4 声音信号数字化
• 4.1.5 音频中信息隐匿的基本要求
• 4.2 回声隐匿算法
• 4.3 基于最不重要位的信息隐匿算法
• 4.4 基于时域隐蔽的信息隐匿算法
• 4.5 本章小结
• 第5章 变换域信息隐匿算法研究
• 5.1 基本理论
• 5.1.1 离散余弦变换
• 5.1.2 小波分析
• 5.2 一种DCT域的灰度图像的隐匿算法
• 5.2.1 算法设计
• 5.2.2 秘密信息的嵌入算法
• 5.2.3 秘密信息的提取算法
• 5.2.4 仿真实验及结果分析
• 5.3 一种DWT域的灰度图像的隐匿算法
• 5.3.1 算法设计
• 5.3.2 秘密信息的嵌入算法
• 5.3.3 秘密信息的提取算法
• 5.3.4 仿真实验及结果分析
• 5.4 一种改进的基于能量排序的自适应信息隐匿算法
• 5.4.1 算法设计
• 5.4.2 秘密信息的嵌入算法
• 5.4.3 秘密信息的提取算法
• 5.4.4 仿真实验及结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文和参加科研情况
• 一、攻读学位期间发表的论文
• 二、攻读学位期间参加的科研项目