基于視覺特性的信息隱藏算法研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在為信息的傳輸和處理提供極大便利的同時(shí)，也給信息安全問題帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此信息安全研究越來越受到重視，而這其中密碼技術(shù)和信息隱藏技術(shù)是最重要的兩個(gè)研究領(lǐng)域。密碼技術(shù)把想要隱藏的秘密信息通過加密轉(zhuǎn)換為讓人無法理解的亂碼數(shù)據(jù)，通信雙方只有掌握了密鑰才能提取正確的信息。但是將信息加密變成亂碼數(shù)據(jù)后，更容易引起監(jiān)控者的懷疑，即便他們無法正確解密，也可能將攔截到的可疑信息破壞從而干擾通信的正常進(jìn)行，特別是在

2、計(jì)算機(jī)并行處理速度和密碼解析技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，傳統(tǒng)密碼技術(shù)的安全性受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。信息隱藏技術(shù)克服了密碼技術(shù)的諸多局限性，成為保障信息安全的重要手段，它是將特定的信息嵌入到數(shù)字化的載體信息中，然后通過公開信息的傳輸來傳遞秘密信息，隱藏秘密數(shù)據(jù)后的載體信息能夠被正常訪問和使用，其目的在于防止隱藏信息被攔截者關(guān)注和懷疑，從而降低被攻擊的可能性。與密碼技術(shù)相比，信息隱藏不但隱藏了信息的內(nèi)容還隱藏了信息的存在，其安全性來自于對(duì)第三方感知上的

3、麻痹性，使得保密通信從“看不懂”變?yōu)椤翱床灰姟?，因此在某些?chǎng)合，信息隱藏比加密更安全。
　　 對(duì)于信息隱藏技術(shù)的研究，不可感知性、魯棒性和嵌入量是三個(gè)最重要的性能衡量指標(biāo)，三者之間也是相互制約的矛盾統(tǒng)一體，不同的應(yīng)用環(huán)境對(duì)性能指標(biāo)要求的側(cè)重點(diǎn)不同，不可能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，通常對(duì)一般信息的隱藏，主要考慮嵌入量和不可感知性，可以適當(dāng)犧牲魯棒性，而對(duì)秘密信息的隱藏，則主要考慮不可感知性和魯棒性，可以適當(dāng)犧牲嵌入量。本文以數(shù)字圖像和視頻為載

4、體，從降低圖像失真和增強(qiáng)魯棒性兩方面著手，基于人類視覺特性對(duì)信息隱藏過程中的嵌入域特征提取和自適應(yīng)嵌入算法進(jìn)行研究，并根據(jù)數(shù)字圖像或視頻載體的不同，結(jié)合嵌入域特征選擇和嵌入算法，提出幾種行之有效的信息隱藏方案。
　　 論文的主要貢獻(xiàn)有：
　　 (1)提出一種基于Stentiford視覺注意模型的信息隱藏方案。傳統(tǒng)信息隱藏算法主要利用視覺掩蔽性提高不可感知性，而從關(guān)注區(qū)域選擇的角度來改善不可感知性的方法鮮有報(bào)道，本文從人眼

5、觀察圖像時(shí)關(guān)注區(qū)域選擇的過程入手，利用Stentiford視覺注意模型對(duì)圖像根據(jù)關(guān)注程度的不同進(jìn)行區(qū)域劃分，在圖像的視覺關(guān)注區(qū)域嵌入較少信息，確保隱藏信息圖像的不可見性，在視覺弱關(guān)注區(qū)域嵌入較多信息，保證隱藏信息的嵌入量。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法不僅有效平衡了信息嵌入量和視覺不可見性，還提高了信息隱藏的魯棒性。同時(shí)，在進(jìn)行信息隱藏不可見性評(píng)價(jià)的研究中，引入了基于視覺注意的PSNR計(jì)算方法，為更好地進(jìn)行符合人眼主觀視覺的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了參考

6、。
　　 (2)提出一種基于人類視覺模型的迭代自適應(yīng)QIM算法。秘密信息隱藏傳輸過程中要保證載密圖像在沒有被處理和攻擊時(shí)能夠被完整提取，才能提升隱藏信息的認(rèn)證和完整性判斷，本文基于視覺隱蔽特性對(duì)信息隱藏嵌入算法進(jìn)行研究，針對(duì)Cox提出的自適應(yīng)QIM算法缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了理論分析，并提出一種改進(jìn)的迭代AQIM算法，有效改進(jìn)了自適應(yīng)QIM算法即使在沒有攻擊時(shí)也無法克服的信息檢測(cè)錯(cuò)誤。
　　 將視覺特性對(duì)信息隱藏嵌入域選擇和

7、嵌入算法影響兩方面結(jié)合，從關(guān)注區(qū)域的選擇和關(guān)注區(qū)域內(nèi)的細(xì)節(jié)觀察兩個(gè)角度來改善信息隱藏性能，提出Stentiford視覺注意模型和迭代AQIM算法結(jié)合的信息隱藏方案，實(shí)現(xiàn)了隱藏信息較好的不可見性和魯棒性，
　　 ICA是一種可以獲得獨(dú)立特征的信號(hào)處理方法，能夠提取出信號(hào)最本質(zhì)的特征，并且所得到的特征在統(tǒng)計(jì)意義上是相互獨(dú)立的，由于在獨(dú)立的信息隱藏嵌入域上可以獲得最大的嵌入量，本文提出二抽取ICA和迭代AQIM算法結(jié)合的信息隱藏方案，

8、結(jié)果顯示了很好的統(tǒng)計(jì)特性和較強(qiáng)的魯棒性。
　　 (3)提出一種對(duì)MPEG2、MPEG4和H.264之間的轉(zhuǎn)碼有較強(qiáng)魯棒性的高容量視頻信息隱藏方案。三網(wǎng)融合技術(shù)不斷發(fā)展，視頻在傳輸過程中需要更多考慮的不是重新解壓和再壓縮，而是在各種視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)間靈活轉(zhuǎn)換，目前基于視頻的信息隱藏考慮轉(zhuǎn)碼影響的并不多。由于主流視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)編碼過程都是基于大小不同的宏塊的DCT變換，本文以轉(zhuǎn)碼過程中塊之間的變化入手，分析了不同大小數(shù)據(jù)塊DCT