基于无条件安全协议的图像隐藏和认证技术研究

摘要

随着信息化的发展,信息的数字化成为新经济时代的典型标志,信息安全成为国际社会关注的焦点。随着数字媒体安全需求的不断凸显,信息隐藏技术和数字水印技术得到了很大的发展,成为信息安全领域的热门研究课题。论文在总结前人研究的基础上,改进了一种基于视觉密码学的图像隐藏方案,提出了一种基于无条件安全协议的图像完整性认证和版权保护方案。主要工作如下：基于Shamir的视觉密码学思想,研究了(r,n)门限秘密共享和图像隐藏技术,把图像秘密共享与数字水印技术相结合,实现了一种基于(r,n)门限秘密共享的水印隐藏方案。在Matlab平台上进行了仿真实验,大量实验表明,本文的方案对低密度噪声以及小面积裁剪具有一定的抗攻击性,能够提取出有价值的秘密图像信息。研究了2005年Hsieh提出的基于秘密共享和小波变换的彩色图像版权保护方案,发现该方案在算法复杂度和实验分析方面具有一定的缺点,我们从降低算法复杂度出发对其进行改进,提出了一种基于无条件安全协议的图像完整性认证和版权保护方案。本方案分别以灰度和彩色图像为研究对象,不需要水印嵌入算法,利用无条件安全协议实现对图像的完整性认证和版权保护。在水印生成阶段,首先对图像分块进行离散小波变换,利用低频小波子带集中图像的特征,生成可以分存的水印影子。在认证阶段,运用相同的技术处理待检测图像,生成影子,用认证算法实现对图像的完整性认证。在Matlab平台上进行了仿真实验,用stirmark软件对图像进行多种操作,实验结果表明,本文方案对JPEG压缩,锐化,模糊,添加噪声,rotscal(旋转比例变换),mediancut(中值剪切)等一些常规的图像处理操作具有鲁棒性。

目录

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1. 前言

1.2. 信息隐藏技术的发展和研究状况

1.3. 图像秘密共享技术的发展历史和研究状况

1.4. 数字水印技术的发展历史和研究状况

1.5. 本文的研究内容

1.6. 论文的章节安排

2. 准备知识

2.1. 基于拉格朗日插值多项式的门限图像秘密共享基本思想

2.2. 在空域和变换域上数字水印的处理方法

2.2.1 基于最低有效位(LSB)的数字水印技术

2.2.2 基于小波变换的数字水印技术

2.3. 水印置乱方法

2.3.1 Arnold变换

2.3.2 幻方变换

2.4. 本章小结

3. 一种基于视觉密码理论的图像隐藏方案

3.1. 掩饰图像为灰度图像

3.1.1 秘密图像生成影子的过程

3.1.2 水印的嵌入过程

3.1.3 水印的提取及秘密图像的恢复过程

3.2. 掩饰图像为彩色图像

3.3. 实验结果及分析

3.3.1 掩饰图像为灰度图像

3.3.2 掩饰图像为彩色图像

3.3.3 本章小结

4. 无条件安全协议下的图像完整性认证和版权保护方案

4.1. 方案的基本结构图

4.2. 方案的具体步骤

4.2.1 影子图像的生成过程

4.2.2 水印的恢复过程

4.2.3 完整性认证

4.3. 实验结果

4.3.1 对常规图像处理操作的鲁棒性

4.3.2 检测篡改

4.3.3 方案小结

结束语

致谢

参考文献

附录