图像信息隐藏与隐藏分析算法研究

摘要

信息隐藏技术（Information Hiding orSteganography）与信息隐藏分析（Steganalysis）技术是信息隐藏领域两个重要分支。
　　信息隐藏是将秘密信息（Secret information）隐藏在载体文件（Cover files）中形成载密文件，以达到保护载体或者隐藏秘密信息的目的。载体文件可以是数字文本、数字图像、数字音频和数字多媒体等。
　　与信息隐藏技术相反，信息隐藏分析技术是判断测试文件中是否隐藏有秘密信息，分析隐藏信息的量以及恢复秘密信息。信息隐藏分析的主要目的是对隐藏的信息进行分析和检测。它是防止非法信息传播的重要手段，也是评价信息隐藏算法安全性的重要措施之一。
　　以数字图像为载体的信息隐藏研究已成为信息安全领域研究的热点。本文在了解图像信息隐藏研究的前沿，深入分析了图像信息隐藏本质和最新研究成果的基础上，研究了数字图像的统计性质，提出了一些数字图像信息隐藏算法和信息隐藏分析算法。本文的主要的研究成果和创新表现在：
　　1．信息隐藏算法
　　在空域中，通过分析与研究图像比特层面的相关性，相邻像素层面的相关性以及空域信息隐藏算法的不足，设计出一种可抗SPA分析的非对称LSB信息隐藏算法。分析与实验结果表明ALRS方法能够有效的抵抗SPA方法分析，其准确性、灵活性和计算效率等优于同类信息隐藏算法。
　　在频域中，通过分析与研究相邻像素层面的相关性，频域系数的分布特性以及YASS算法固定划分父块的不足，设计出RASA信息隐藏算法。在RASA算法隐藏过程中，父块的大小随密钥变化。实验结果表明RASA算法的安全性更高。
　　2．信息隐藏分析算法
　　在频域中，通过分析频域系数的分布特性以及图像行列系数变化与其频域系数的相关性，结合F5信息隐藏算法的特点，设计出一种针对F5的图像信息隐藏分析算法（FSF算法）。该算法能够得到更好的原始图像的估计值。实验结果表明：该算法的性能更稳定，精确度更高。
　　在研究了图像行列系数变化与其频域系数的相关性基础上，结合目前求解双重压缩初始矩阵方法的不足，提出了信息隐藏分析中的初始矩阵的求解算法 CM算法。该算法通过均值方式求解双重压缩图像的原始图像，然后将得到的新图像进行双重压缩，对比原有的双重压缩图像，来确定双重压缩的初始量化矩阵。实验结果表明CM算法是一种非常有效算法。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外的研究状况

1.3 发展趋势

1.4 发展中出现的问题

1.5 论文的主要研究内容

1.6 论文结构及内容安排

第二章 数字图像信息隐藏与隐藏分析研究

2.1 信息隐藏中的变换技术

2.2 信息隐藏相关研究

2.3 信息隐藏分析技术研究

2.4 小结

第三章 抗SPA分析的图像信息隐藏算法

3.1 问题提出

3.2 SPA算法

3.3 ALRS算法原理

3.4 ALRS算法实现

3.5 实验结果与分析

3.6 小结

第四章 频域的图像信息隐藏算法

4.1 问题提出

4.2 YASS算法的原理

4.3 HYR算法原理

4.4 RASA算法原理

4.5 小结

第五章 针对F5算法的图像信息隐藏分析算法

5.1 问题引入

5.2 FSF算法的原理分析

5.3 FSF算法

5.4 实验设计与结果分析

5.5 小结

第六章 图像隐藏分析中初始量化矩阵的求解算法

6.1 问题提出

6.2 CM算法原理与分析

6.3 CM算法实现

6.4 实验设计与结果分析

6.5 小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢

本文作者已发表、录用和在审的文章

本文作者在攻读博士学位期间参加的科研项目