數(shù)字圖像隱寫算法安全性與性能優(yōu)化研究.pdf

1、數(shù)字隱寫算法的感官透明性與抗隱寫分析能力是評(píng)價(jià)算法安全性能的理論依據(jù)，其研究目的在于：以信息嵌入操作不明顯改變?cè)驾d體的統(tǒng)計(jì)特征為技術(shù)前提，發(fā)掘信息載體中一切可用的數(shù)據(jù)空間，透明地向載體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽信息，從而使得以統(tǒng)計(jì)特征分析為技術(shù)出發(fā)點(diǎn)的隱寫分析方法無法對(duì)含密載體進(jìn)行有效檢測(cè)。通常情況下，若隱寫算法在信息嵌入過程中對(duì)原始載體的修改率越低，則嵌入操作所引起的載體失真就越小，秘密信息被有效檢出的概率也越低，算法安全性就更高，但追求更小的

2、修改率將會(huì)以消耗載體數(shù)據(jù)更多的占用率為代價(jià)，從而使得算法的信息隱藏容量變小。
　　 針對(duì)上述問題，本文以保障數(shù)字隱寫算法的安全性能力為基礎(chǔ)，兼顧算法容量需求，系統(tǒng)地研究了隱寫算法修改率與占用率之間的相互關(guān)系，從算法的防守和攻擊正、反兩方面綜合考慮，給出了一系列全新的算法設(shè)計(jì)、分析方案和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)本人在隱寫術(shù)安全性研究方面所取得的一系列技術(shù)成果進(jìn)行了總結(jié)。
　　 （1）提出了一種基于快速編碼的隱寫算法，使得該算法在二進(jìn)制

3、計(jì)數(shù)系統(tǒng)內(nèi)，隱寫操作每修改載體內(nèi)一比特位原始信息，可嵌入多比特位的秘密信息，有效地降低了隱寫算法的修改率；并提出了新型快速編碼算法的生成矩陣構(gòu)造方案，該方案使用合并處理的方法簡(jiǎn)化了生成矩陣的構(gòu)造流程，降低了對(duì)載體所引起的修改率。通過大量數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)及仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析證明：基于快速編碼算法的隱寫算法在嵌入相同容量的秘密信息時(shí)，其隱寫操作修改率遠(yuǎn)小于基于動(dòng)態(tài)游動(dòng)編碼算法的修改率。
　　 （2）拓展了快速編碼算法的適用范圍，由p=2的

4、二進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)擴(kuò)展至基于素?cái)?shù)p進(jìn)制的計(jì)數(shù)系統(tǒng)，使得在素?cái)?shù)p進(jìn)制的計(jì)數(shù)系統(tǒng)內(nèi)，隱寫操作每修改載體內(nèi)一個(gè)像素值，可嵌入多個(gè)連續(xù)的、基于p進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)的秘密信息，降低了隱寫算法的修改率；根據(jù)大量數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)及仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析證明：當(dāng)p=3時(shí)，本文提出的隱寫算法性能達(dá)到最優(yōu)，算法的修改率最小。
　　 （3）提出了分級(jí)EMD改進(jìn)隱寫算法，該算法利用原始EMD隱寫算法信息占用率小、載體修改率低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)嵌入算法進(jìn)行改進(jìn)。通過降低原有算法在載

5、體數(shù)據(jù)嵌入時(shí)的透明性冗余，以及對(duì)隱寫信息進(jìn)行分級(jí)的方法擴(kuò)大了新算法的隱寫容量，降低了秘密信息對(duì)載體數(shù)據(jù)的占用率，減少了對(duì)原始圖像信息的修改率；該算法通過將隱寫嵌入位置從空域LSB位調(diào)整至DCT域內(nèi)頻率系數(shù)之上的方法增強(qiáng)了含密載體的透明性，消除了原始EMD算法中的越界討論問題。
　　 （4）構(gòu)造了一種JPEG隱寫算法的安全性分析方法，本文系統(tǒng)地研究了Benford定律和JPEG圖像統(tǒng)計(jì)特性之間的關(guān)系，總結(jié)歸納出隱寫嵌入前后JPEG