基于預(yù)測(cè)編碼的圖像隱寫(xiě)算法.pdf

1、數(shù)字多媒體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，給人們的生活、學(xué)習(xí)和工作帶來(lái)便捷之時(shí)，又引發(fā)了侵犯隱私、盜用版權(quán)等非法行為的發(fā)生，這也使得古老的信息隱藏技術(shù)逐漸成為當(dāng)前信息安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。信息隱藏分為數(shù)字水印和隱寫(xiě)術(shù)兩大類，數(shù)字水印技術(shù)是一種通過(guò)在數(shù)字媒體中嵌入保護(hù)信息，以標(biāo)明載體本身的一些信息：而隱寫(xiě)術(shù)則是在公開(kāi)的媒體中進(jìn)行機(jī)密有效的數(shù)據(jù)通信。 信息隱藏的媒體可以是圖像、聲音、視頻或者文字等，對(duì)于數(shù)字圖像的隱寫(xiě)算法可以分為空域和變換域兩

2、類嵌入方法?？沼蚍椒ㄔ谇度霑r(shí)，直接修改像素灰度值或者調(diào)色板索引值；而變換域嵌入方法首先將像素灰度值轉(zhuǎn)換到頻域或者其他域，然后將秘密信息嵌入到這些變換系數(shù)上，最后再經(jīng)過(guò)逆變換還原出密文圖像。典型的變換方法包括DFT、DCT和DWT。基于DCT的嵌入方法主要是針對(duì)JPEG有損壓縮圖像，目前，對(duì)這類圖像隱寫(xiě)算法的研究較多，而JPEG無(wú)損壓縮圖像隱寫(xiě)算法的研究卻很少被人們關(guān)注，只有學(xué)者提出了與之相關(guān)的基于預(yù)測(cè)編碼(PCB，Predictive-

3、Coding-Based)的隱寫(xiě)算法。因此，本論文主要針對(duì)JPEG無(wú)損壓縮圖像提出了隱寫(xiě)算法，同時(shí)還提出了另一種與預(yù)測(cè)編碼相關(guān)的基于混沌映射的圖像隱寫(xiě)算法。 本論文首先介紹信息隱藏領(lǐng)域的背景知識(shí)，包括隱寫(xiě)術(shù)的歷史、發(fā)展及特征等，然后詳細(xì)介紹了三種隱寫(xiě)分析算法：x<'2>檢測(cè)算法、RS檢測(cè)算法及SP檢測(cè)算法，以作為本論文所提出的隱寫(xiě)算法的安全性的測(cè)評(píng)工具。為了能夠在JPEG無(wú)損壓縮域上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)嵌入，本論文還回顧了數(shù)字圖像編碼的相關(guān)

4、內(nèi)容，包括預(yù)測(cè)編碼、哈夫曼編碼以及JPEG壓縮編碼等。在此基礎(chǔ)上提出了基于預(yù)測(cè)編碼的JPEG無(wú)損壓縮圖像隱寫(xiě)(JLS，JPEG Lossless image Steganography)算法。 JLS算法不但提高了PCB算法的密文圖像質(zhì)量和抗隱寫(xiě)分析能力，而且首次將PCB算法運(yùn)用到JPEG無(wú)損壓縮圖像，直接在JPEG無(wú)損壓縮域上嵌入數(shù)據(jù)，使得PCB算法能夠由學(xué)術(shù)研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用。JLS算法在數(shù)據(jù)嵌入時(shí)采用模運(yùn)算，不但降低了對(duì)載體

5、圖像的改動(dòng)，保持了較高的密文圖像質(zhì)量，而且使得嵌入的數(shù)據(jù)既存在于壓縮的JPEG碼流中，又存在于解壓縮后的密文圖像中。交替變化(間隔增大或減小)的嵌入方法，很好地保持了密文圖像預(yù)測(cè)誤差的統(tǒng)計(jì)特性，因而能夠抵抗各種基于直方圖分析的攻擊。隱寫(xiě)分析算法通常是分析嵌入域的統(tǒng)計(jì)特征，以偵測(cè)隱藏信息是否存在。如果攻擊者無(wú)法獲得嵌入域的統(tǒng)計(jì)特征，那么就很難對(duì)隱寫(xiě)算法造成有效攻擊，正因如此，在研究JLS算法的過(guò)程中得出另一種基于混沌映射的圖像隱寫(xiě)(CBS

6、，Chaos-Based image Steganography)算法。該算法的嵌入操作與JLS算法類似，首先根據(jù)密鑰對(duì)載體圖像進(jìn)行混沌置亂：然后將秘密信息嵌入在置亂后圖像的相鄰像素的差值中；最后對(duì)嵌入后的圖像進(jìn)行混沌復(fù)原得出密文圖像。如果攻擊者沒(méi)有正確的密鑰，那么就無(wú)法得到嵌入時(shí)的置亂圖像，也就不可能分析相鄰像素差值的統(tǒng)計(jì)特性，因此很難偵測(cè)到隱藏信息的存在，從而提高了算法的安全性。CBS算法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是嵌入操作本身就是一種加密，因而