可逆數(shù)據(jù)隱藏及調(diào)色板圖像隱寫技術(shù)研究.pdf

1、日新月異的多媒體技術(shù)和產(chǎn)品無疑給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。然而，在享受這些數(shù)字終端產(chǎn)品所帶來的便利時，人們同樣面對著信息安全方面的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)加密因其輸出在直觀上不可理解及易留下加密操作的證據(jù)，而容易暴露正在通信的事實。盡管信道攻擊者截獲密文后難以執(zhí)行解析操作，卻能通過干擾信道使通信失敗。與數(shù)據(jù)加密不同，數(shù)據(jù)隱藏將加密后的消息嵌入到普通數(shù)字媒體文件中，通過傳輸嵌密的媒體文件，既傳達(dá)了秘密消息，又隱藏了“正在通信”的事實。<

2、br>　　此外，隨著高速網(wǎng)絡(luò)和媒介技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)隱藏扮演愈加重要的角色，一方面，數(shù)據(jù)隱藏的出現(xiàn)并非也不能取代傳統(tǒng)加密技術(shù)，而是對它的進(jìn)一步擴(kuò)展和補(bǔ)充;另一方面，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)字媒體文件的極易更改對其內(nèi)容完整性、可靠性、真實性產(chǎn)生了質(zhì)疑，對媒體文件的內(nèi)容管理、版權(quán)保護(hù)等提出了挑戰(zhàn)，促使數(shù)據(jù)隱藏成為信息安全領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　作為數(shù)據(jù)隱藏領(lǐng)域的兩個重要分支，數(shù)字水印和隱寫的使用尤為突出。本文將致力于圖像隱寫和可逆數(shù)據(jù)隱藏技

3、術(shù)的一些研究，其中主要的研究貢獻(xiàn)包括:
　　1.針對調(diào)色板圖像隱寫，將調(diào)色板中的顏色建模為圖模型下的節(jié)點，并將圖節(jié)點間的邊視為隱寫過程中的可替換關(guān)系。通過應(yīng)用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索技術(shù)，將圖節(jié)點映射為單個或多個秘密比特。在隱寫過程中，通過修改圖像像素的顏色來傳遞秘密信息。實驗表明，與其他算法相比，在保持低計算復(fù)雜度情況下，有效提高了嵌入容量或降低了圖像失真。
　　2.針對可逆數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)，提出了應(yīng)用二階預(yù)測殘差實現(xiàn)可逆數(shù)

4、據(jù)隱藏。具體而言，當(dāng)計算出待嵌像素的預(yù)測殘差后，進(jìn)一步利用周邊像素的預(yù)測殘差對當(dāng)前預(yù)測殘差繼續(xù)預(yù)測，通過更改所得到的二階殘差直方圖實現(xiàn)可逆數(shù)據(jù)隱藏。實驗結(jié)果表明，與相關(guān)工作對比，該方法在紋理豐富的圖像上能提供相對更好的率失真性能。該研究思想可擴(kuò)展至基于高階預(yù)測殘差的可逆數(shù)據(jù)隱藏，并獨立于所采用的載體的文件類型。
　　3.提出了一種應(yīng)用于可逆數(shù)據(jù)隱藏的動態(tài)內(nèi)容選擇與預(yù)測框架，保證了在密鑰安全條件下，任何非法解碼端很難定位嵌密像素或計

5、算出預(yù)測殘差序列，有效提高了安全性能。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的可逆數(shù)據(jù)隱藏算法能受益于所提出的框架，同其他工作相比，提供了更好的率失真性能。而且，所提出的動態(tài)內(nèi)容選擇與預(yù)測框架具有普適性，可應(yīng)用于其他可逆數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)的設(shè)計，并能擴(kuò)展至隱寫領(lǐng)域。
　　4.設(shè)計了一種在云環(huán)境下，針對加密調(diào)色板圖像的可分離的可逆數(shù)據(jù)隱藏算法。該方案通過加密調(diào)色板和置亂像素的方式保護(hù)圖像視覺內(nèi)容，同其他針對灰度圖像的算法，以犧牲部分安全達(dá)到可逆數(shù)據(jù)隱藏的目

6、的。在接收端，消息恢復(fù)、圖像解密和重建等操作依據(jù)解碼者所扮演色角色而定。當(dāng)解碼者僅擁有圖像解密密鑰，則他無法恢復(fù)隱藏信息，但能通過解密操作得到失真非常小的明文圖像;當(dāng)解碼者僅擁有數(shù)據(jù)隱藏密鑰，則他能提取出隱藏信息，但無法重建原始圖像;當(dāng)解碼者同時擁有圖像解密密鑰和數(shù)據(jù)隱藏密鑰，他不僅能完全提取出秘密信息，同時能夠無差錯地重建原始圖像。與相關(guān)算法相比，在低嵌入強(qiáng)度下，能維持更低的失真。
　　5.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上可視為函數(shù)擬合器，而隱寫