結(jié)合視覺感知的圖像認(rèn)證與數(shù)據(jù)隱藏算法研究.pdf

1、自從20世紀(jì)90年代以來,隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展與快速普及,經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字作品的存儲、編輯、復(fù)制與傳播變得非常容易,并越來越廣泛。但這使得數(shù)字作品的安全通信與真實(shí)性認(rèn)證受到越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來,信息隱藏技術(shù)作為解決數(shù)字圖像安全性問題的重要手段得到了廣泛關(guān)注,成為近年來信息安全領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。一個(gè)良好的信息隱藏系統(tǒng)應(yīng)具有魯棒性、透明性與安全性等基本屬性。為獲得魯棒性與透明性的綜合平衡,一個(gè)有效途徑是:

2、結(jié)合人類視覺感知特性以開發(fā)媒體自適應(yīng)的信息隱藏算法。本文在充分考慮圖像自然特性和視覺感知特性的基礎(chǔ)上,研究圖像自適應(yīng)的數(shù)據(jù)隱藏與脆弱水印技術(shù),主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　 1.提出一種高容量圖像空域自適應(yīng)數(shù)據(jù)隱藏算法。現(xiàn)有許多數(shù)據(jù)隱藏算法在原圖像邊緣部分隱藏較多的秘密數(shù)據(jù),沒能較好地區(qū)分圖像邊緣和紋理,從而導(dǎo)致隱秘圖像邊緣部分降質(zhì)較大。為避免秘密數(shù)據(jù)的嵌入引起圖像邊緣部分有大的改變,以獲得較好的隱秘圖像質(zhì)量,通過利用自適應(yīng)LS

3、B(Least Significant Bit)替換,提出一種新的圖像空域數(shù)據(jù)隱藏算法。算法利用原圖像亮度、邊緣、紋理特性建立起一個(gè)圖像空域視覺感知模型,并應(yīng)用該視覺模型計(jì)算出各像素用于數(shù)據(jù)隱藏的LSBs位數(shù)k,從而使得噪聲敏感區(qū)像素具有較大的k值,而噪聲不敏感區(qū)像素則有較小的k值。最后,用一個(gè)像素優(yōu)化調(diào)整過程以進(jìn)一步增強(qiáng)隱秘圖像視覺質(zhì)量。另外,為保證秘密數(shù)據(jù)嵌入前后各像素用于數(shù)據(jù)隱藏的LSBs位數(shù)k不變,算法利用各像素高r位MSB位來

4、計(jì)算k值,而參與數(shù)據(jù)嵌入的各像素LSBs位不參與k值計(jì)算。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該視覺感知模型較好地區(qū)分了圖像紋理與邊緣特性,可廣泛應(yīng)用于信息隱藏算法設(shè)計(jì)。與眾多同類算法相比,該提出算法具有更高的隱藏容量與隱秘圖像質(zhì)量。
　　 2.提出一種基于視覺感知的圖像空域半脆弱水印算法。算法首先利用圖像BTC(Block Yruncation Coding)域特征經(jīng)哈希生成依賴于圖像內(nèi)容的水印信號,然后利用自適應(yīng)LSB替換嵌入水印;最后

5、應(yīng)用優(yōu)化像素凋整以進(jìn)一步提高水印透明性。算法從理論上推導(dǎo)出篡改檢測與定位自動判別閾值,實(shí)現(xiàn)了攻擊類型的自動分類,能有效區(qū)分惡意攻擊和偶然攻擊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,算法對偶然攻擊有一定的魯棒性的同時(shí)對惡意攻擊較為敏感。算法透明性較好,與同類算法相比,顯示出較高的定位精度與水印嵌入容量。
　　 3.提出一種圖像自適應(yīng)小波域半脆弱水印算法。算法充分考慮了圖像視覺感知特性與小波變換的時(shí)頻局部特性,通過自適應(yīng)修改圖像分塊小波域水平細(xì)節(jié)子帶與垂直

6、細(xì)節(jié)子帶系數(shù)大小關(guān)系以嵌入水印信息。算法透明性較好,人眼感覺不到隱秘圖像中水印的存在,嵌入水印與載體圖像特征是自適應(yīng)的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,算法對通常的內(nèi)容保持操作具有較好的魯棒性,特別是抗JPEG壓縮能力較強(qiáng)。另外算法對惡意攻擊較為敏感,并能較好地檢測與定位篡改區(qū)域。算法能合理區(qū)分攻擊類型,與同類算法相比,顯示出更好的攻擊分類性能。
　　 4.提出一種基于自適應(yīng)模運(yùn)算的無損認(rèn)證水印技術(shù)。通常的基于模256加運(yùn)算的無損認(rèn)證水印易造成椒

7、鹽噪聲,影響隱秘圖像視覺質(zhì)量。為此,充分考慮圖像視覺特性,設(shè)計(jì)一種基于自適應(yīng)模加運(yùn)算的無損認(rèn)證水印算法,以避免椒鹽噪聲。算法首先結(jié)合圖像視覺感知特性確定各像素水印嵌入強(qiáng)度,進(jìn)一步計(jì)算出水印嵌入過程中模加運(yùn)算的自適應(yīng)除數(shù),然后利用自適應(yīng)模加運(yùn)算將水印嵌入到各像素不周的LSBs位中。當(dāng)隱秘圖像未被修改時(shí)能無損恢復(fù)原圖像。實(shí)驗(yàn)表明,該算法有效消除了椒鹽噪聲,極大地增強(qiáng)了隱秘圖像視覺效果。與現(xiàn)有無損水印算法相比,該算法顯著提高了隱秘圖像質(zhì)量,特