基于同态加密的密文域图像可逆数据隐藏研究

摘要

随着科技的进步，网络时代随之来临。网络已渗透到人们生活的各个方面，但它作为一个开放与共享相结合的交流平台，人们几乎可以没有任何限制地复制、篡改网上的各种信息，由此会导致秘密信息被窃取、篡改，商业机密泄露，版权纠纷事件时有发生，而这些将会危害到社会的安稳和国家的安定。在此背景下，如何保证网络信息的安全已经成为了人们密切关注的焦点。在实际应用中，我们可以将加密技术与可逆数据隐藏技术相结合，以进一步加强信息的安全性。
　　现有可逆数据隐藏相关文献在图像加密时绝大部分都是通过流密码与原始图像像素灰度值的二进制比特位进行异或操作来实现加密，本文提出的基于同态加密的可逆数据隐藏算法则是使用同态加密实现原始图像的加密，实现了同态加密在密文域图像可逆数据隐藏方面的应用。本文的具体内容如下:
　　(1)设计了一种基于同态加密的密文域图像可逆数据隐藏算法，该算法中图像加密是使用同态加密算法进行加密，秘密数据的嵌入则是首先将图像分块，每块又均分为两个集合，最后根据秘密信息的不同利用图像融合修改相应集合中像素的灰度值来完成，因加密算法满足加同态，图像融合主要是加操作，可先对含密图像进行解密，其结果与使用同样的操作直接在原始图像中嵌入秘密数据一样，从而接收者可以利用提取算法根据像素间的相关性提取出秘密数据并得到恢复图像，最后通过仿真实验结果分析了算法的恢复性能。
　　(2)提出了一种基于内容特征的密文域图像可逆数据隐藏算法，在原始图像加密之前，先对其进行预处理，首先将图像分块，每个图像块又分为波动区域、中间区域和平滑区域这三类，针对不同的区域，算法执行不同的操作。然后对预处理后图像进行加密，嵌入秘密数据。接收者在利用原算法恢复出预处理后的图像后，再通过预处理的逆操作可得到原始图像的恢复图像。与第三章提出的基于同态加密的密文域图像可逆数据隐藏算法相比，原始图像经过上述预处理后波动区域和中间区域中像素间的差值变小，相关性变好，图像变得较为平滑，从而降低了提取数据的错误率，得到了更好的恢复图像。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 同态加密

1．2．2 密文域可逆数据隐藏

1．3 论文的主要内容

1．4 论文的结构安排

第2章 相关理论基础

2．1 信息隐藏技术概述

2．1．1 信息隐藏模型

2．1．2 信息隐藏的分类

2．1．3 信息隐藏技术的特点

2．1．4 信息隐藏技术的应用

2．2 可逆数据隐藏技术概述

2．2．1 可逆数据隐藏算法评价指标

2．2．2 密文域可逆数据隐藏算法模型

2．2．3 密文域可逆数据隐藏应用

2．3 同态加密概述

2．3．1 非对称同态加密算法

2．3．2 对称同态加密算法

2．4 本章小结

第3章 基于同态加密的密文域图像可逆数据隐藏算法

3．1 基于同态加密的密文域图像可逆数据隐藏算法

3．1．1 图像加密

3．1．2 数据隐藏

3．1．3 数据提取及图像恢复

3．2 实验结果与分析

3．2．1 嵌入容量

3．2．2 不可感知性

3．2．3 恢复性能

3．3 可逆数据隐藏软件系统设计

3．4 本章小结

第4章 基于内容特征的密文域图像可逆数据隐藏算法

4．1 基于内容特征的密文域图像可逆数据隐藏算法

4．1．1 图像加密

4．1．2 数据隐藏

4．1．3 数据提取及图像恢复

4．2 实验结果与分析

4．2．1 嵌入容量

4．2．2 不可感知性

4．2．3 恢复性能

4．3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文