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，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)椤翱床灰姟保虼嗽谀承﹫龊?，信息隱藏比加密更安全。
　　 對于信息隱藏技術(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)境對性能指標(biāo)要求的側(cè)重點不同，不可能同時達(dá)到最優(yōu)，通常對一般信息的隱藏，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道，本文從人眼

5、觀察圖像時關(guān)注區(qū)域選擇的過程入手，利用Stentiford視覺注意模型對圖像根據(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。仿真實驗表明，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，在進(jìn)行信息隱藏不可見性評價的研究中，引入了基于視覺注意的PSNR計算方法，為更好地進(jìn)行符合人眼主觀視覺的圖像質(zhì)量評價提供了參考

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信息隱藏嵌入算法進(jìn)行研究，針對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也無法克服的信息檢測錯誤。
　　 將視覺特性對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是一種可以獲得獨立特征的信號處理方法，能夠提取出信號最本質(zhì)的特征，并且所得到的特征在統(tǒng)計意義上是相互獨立的，由于在獨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)計特性和較強(qiáng)的魯棒性。
　　 (3)提出一種對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