基于視覺特性的數(shù)字圖象信息隱藏方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，信息技術(shù)已經(jīng)普遍地運(yùn)用于各行各業(yè)，為經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，數(shù)字信息在傳輸、存儲(chǔ)與加工處理的過程中比以往更易遭到有意或無意的攻擊。一旦數(shù)字信息在傳輸、存儲(chǔ)與加工處理的過程中遭到非法竊聽、截取、篡改或毀壞，都會(huì)給網(wǎng)絡(luò)用戶的利益造成不可估量的損失。在這種形勢下，如何既充分利用互聯(lián)網(wǎng)的方便快捷，又確保信息傳遞的安全可靠，成為人們廣泛關(guān)注的問題。而以密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)信息保密技術(shù)，還不足以

2、滿足現(xiàn)代信息安全的需要。信息隱藏技術(shù)正是在這樣的背景下誕生發(fā)展，成為信息安全領(lǐng)域的一個(gè)新興研究方向，為數(shù)字信息的安全傳輸和使用提供了一種新思路?？梢?，研究信息隱藏技術(shù)是一項(xiàng)重要而富有意義的工作。 圖像因其形象、直觀、信息量大，而倍受人們親睞，成為人類最主要的信息源之一，圖象處理技術(shù)也在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，受到眾多專家學(xué)者的關(guān)注，本文正是研究以數(shù)字圖象為載體的信息隱藏技術(shù)。 文中研究和討論了數(shù)字圖象信息隱藏的相關(guān)技

3、術(shù)，主要內(nèi)容有：數(shù)字圖象置亂隱藏技術(shù)、基于空域的LSB信息隱藏技術(shù)、以及基于分存的信息隱藏技術(shù)。在這些方面提出了多種信息隱藏算法，本文所做的工作總結(jié)如下： (1)提出一種基于雙隨機(jī)數(shù)的圖像置亂隱藏技術(shù)：利用混沌序列的不可預(yù)知性和初值敏感性，首先通過種子產(chǎn)生一維隨機(jī)混沌序列，并對其排序，再利用排序前后序列中各元素在位置上的一一對應(yīng)關(guān)系，對圖像序列進(jìn)行相應(yīng)移位，實(shí)現(xiàn)像素點(diǎn)位置的置亂；然后將移位后的像素點(diǎn)與另一組整數(shù)隨機(jī)序列進(jìn)行異或運(yùn)算

4、，實(shí)現(xiàn)像素值的置亂，算法無需迭代，實(shí)現(xiàn)簡單，效率較高，安全性也較好、有一定的應(yīng)用價(jià)值。 (2)提出一種基于序列交叉變換的圖象置亂隱藏技術(shù)：研究發(fā)現(xiàn)，對一個(gè)由偶數(shù)個(gè)數(shù)字組成的序列，采用“交叉”插入的方法對其進(jìn)行換位，經(jīng)若干次交叉換位后，序列便可恢復(fù)原序，并且序列還原所需次數(shù)恰好是一個(gè)與序列長度有關(guān)的方程的解，將該結(jié)論應(yīng)用于信息隱藏中，提出了一種新的信息隱藏方法，該方法實(shí)現(xiàn)方便簡潔、變化靈活、且具有較好的安全性和較理想的置亂效果，特別

5、是具有較好的健壯性，有一定的應(yīng)用價(jià)值。 (3)提出一種基于LSB的數(shù)字圖象信息隱藏算法：該方法根據(jù)載體圖象和嵌入量的大小，利用隨機(jī)函數(shù)確定出嵌入位置，使嵌入信息均勻分布；同時(shí)利用嵌入值與載體值的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)嵌入。算法能確保在最多只修改一個(gè)位的前提下，在同一字節(jié)中嵌入兩位秘密信息。使得在對載體圖像修改程度相同的前提下，嵌入信息總量增加一倍，嵌入量大大增加，隱密性也較好，并能無損還原，有較好的應(yīng)用價(jià)值。 (4)提出一種基于匹配的

6、數(shù)字圖象信息隱藏算法：將秘密信息與載體圖像轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列，將載體圖象序列看作是一個(gè)首尾連接的環(huán)形鏈，利用字符串匹配原理，先求秘密序列與載體序列的匹配率，如果秘密序列與載體序列匹配率小于50％時(shí)，則改用秘密信息序列的對偶序列進(jìn)行匹配，最后把匹配率取到最大時(shí)對應(yīng)的位置作為起始位置，并在替換時(shí)要在起始位置加入標(biāo)志位，以方便提取時(shí)識別。文中根據(jù)對秘密信息序列的不同處理，分別提出三種不同的隱藏算法：整體匹配算法、分段匹配算法和三位匹配算法，其中

7、，三位匹配算法是分段匹配算法的一個(gè)特例，它有很多優(yōu)點(diǎn)。這三種方法的匹配效率不同，算法的復(fù)雜程度也不同，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)不同的需求，選擇適合的算法，滿足實(shí)際的需要。利用匹配原理提出的這類算法，對圖象的修改位相對都比較少，破壞性比較小，因此隱蔽性比較好，有較好的應(yīng)用價(jià)值。 (5)提出一種新的數(shù)字圖象分存隱藏方法：首先構(gòu)造可逆矩陣，并通過矩陣運(yùn)算直接將秘密圖象分解為幾幅同大小的置亂加密圖象，然后分別將他們偽裝在幾幅經(jīng)過放大且有

8、意義的載體圖像中，實(shí)現(xiàn)了圖象分存。算法將置亂加密技術(shù)、信息隱藏技術(shù)以及分存技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合，算法實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)算量小，數(shù)據(jù)膨脹率低，安全性高，秘密圖象恢復(fù)效果也較好，該技術(shù)有較好的應(yīng)用價(jià)值。 (6)提出一種基于LSB的數(shù)字圖象分存隱藏算法：首先將秘密信息轉(zhuǎn)為一維序列，利用混沌和密碼學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)位置和像素值的雙置亂；然后把置亂后的序列分成幾段，分別嵌入大小適合的載體圖象中，實(shí)現(xiàn)了秘密信息的分存。置亂和分存方案使秘密信息變的更分散，增強(qiáng)