基于整数变换的可逆数据隐藏算法

摘要

随着计算机网络技术和多媒体技术的飞速发展,多媒体信息给人们的生活创造了极大地便利,但同时也暴露出越来越多的安全隐患问题。信息隐藏技术作为信息安全技术研究领域中的一个新兴方向得到广泛关注,在版权保护、信息认证、篡改提示、国家安全、秘密通信等方面,得到广泛的研究和应用。但是由于隐藏信息的嵌入通常会引起原始数据发生不可恢复的改变,而这种改变所带来的失真对原始数据要求较高的应用领域中是不能忽略的。例如对医学图片的任何一处修改都可能成为医疗事故诉讼中的关键。因此迫切需要一种既能有效地避免破坏原始数据信息,又能通过隐藏信息发挥作用的新方法--无损信息隐藏方法。通过这种方法,使得可从载体数据中去除嵌入的隐藏信息,并可得到原始的不含隐藏数据的准确拷贝。此外,更希望实现可逆隐藏数据的同时,不但能扩大嵌入数据容量还能保持图像的低形变。 本论文主要研究了基于整数变换的可逆数据隐藏技术的原理和典型算法,并在此基础上,对基于Haar整数小波变换的差值扩展算法提出了改进算法,同时,提出了基于像素块的可逆数据隐藏算法。主要工作如下： 1、分析了文献中基于Haar整数小波变换域的典型无损水印算法,对这些算法进行仿真和分析,指出了其中的不足。 2、为了解决现存算法中数据嵌入容量不够大和图像形变不够小的问题,提出了基于双向差值扩展的可逆数据隐藏算法。该算法把待嵌入数据动态合理地分配到横、纵两个嵌入方向上,克服了现存同类算法在嵌入率为0.5bpp时嵌入数据后图像质量大幅下降的缺点。我们还利用了差值零点,更细致地结合图像特性,改善嵌入数据后的图像质量。 3、提出了基于像素块嵌入的可逆数据隐藏算法。先分析了现有的广义整数变换可逆数据隐藏算法,指出该算法的不足是单纯地把差值扩展的方法运用到广义整数变换中,导致嵌入数据后图像质量不够理想。我们提出的基于像素块嵌入的可逆数据隐藏算法,结合直方图平移和溢出位置图,使该算法性能明显提高,极大地减小了嵌入信息后图像的形变。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1信息隐藏技术研究的历史和意义

1.2数据隐藏的特点

1.3无损数据隐藏的概念及其发展和现有方法介绍

1.3.1无损数据隐藏的概念

1.3.2无损信息隐藏的发展及现有方法介绍

1.4本文的主要工作

1.5本文的内容与结构

第二章典型算法的分析与仿真

2.1基于差值扩展的可逆数据隐藏算法

2.1.1差值扩展技术算法思想

2.1.2差值扩展技术算法

2.1.3数据嵌入过程

2.1.4图像解码

2.1.5原算法仿真

2.1.6仿真结果讨论

2.2结合直方图平移进行差值扩展的算法

2.2.1算法基本原理介绍

2.2.2数据嵌入过程

2.2.3图像解码

2.2.4原算法仿真

2.2.5仿真结果讨论

2.3本章小结

第三章利用双方向差值扩展的可逆数据隐藏算法

3.1两个正交方向上的差值扩展算法原理

3.1.1分段直方图平移及相关定义

3.1.2选择可扩展差值

3.1.3编码过程

3.1.4图像解码及信息提取

3.2实验结果

3.3本章小结

第四章基于像素块嵌入的可逆数据隐藏算法

4.1算法原理

4.1.1术语和变量的定义

4.1.2基于像素块的数据嵌入算法

4.1.3编码过程

4.1.4信息提取和图像恢复

4.2实验结果

4.3结论

第五章总结与展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢