數(shù)字圖像無損信息隱藏方法研究.pdf

1、自古以來，人類的信息交流方式經(jīng)歷了從語言、文字到數(shù)字化多媒體的歷史變遷。今天，數(shù)字圖像以其直觀、生動(dòng)和跨語言等優(yōu)勢，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。然而，飛速發(fā)展的信息技術(shù)使得數(shù)字圖像的信息安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對這一問題，信息隱藏作為一門新興的交叉學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的信息隱藏方法在將隱秘信息嵌入到宿主圖像的過程中，往往給圖像內(nèi)容造成永久性失真，這成為它在醫(yī)學(xué)、遙感及法庭證據(jù)等應(yīng)用的重要障礙。因此，數(shù)字圖像無損信息隱藏成為近年來多媒體信息

2、安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 本文針對無損信息隱藏方法所面臨的挑戰(zhàn)性問題，分別從可逆性、不可感知性、嵌入模型及魯棒性等方面深入探索了數(shù)字圖像無損信息隱藏的解決之道。本文的主要工作可概括如下：
　　 (1)提出了基于優(yōu)化策略的提升無損信息隱藏方法。首先通過設(shè)計(jì)優(yōu)化策略進(jìn)行嵌入?yún)^(qū)域的選擇，然后利用嵌入機(jī)制與參數(shù)模型實(shí)現(xiàn)了水印與宿主圖像的無失真恢復(fù)，從而有效克服了基于直方圖分布約束方法存在的可逆性不穩(wěn)定問題。
　　 (2

3、)考慮到不可感知性在信息隱藏中的重要作用，基于直方圖旋轉(zhuǎn)的嵌入模型提出了一種內(nèi)容自適應(yīng)的可信無損信息隱藏方法。首先利用像素調(diào)整策略對宿主圖像進(jìn)行預(yù)處理，有效避免了嵌入過程中的像素溢出，提高了水印圖像的視覺質(zhì)量；并結(jié)合人類視覺系統(tǒng)的感知特性，利用亮度掩膜模型進(jìn)一步優(yōu)化水印嵌入強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容自適應(yīng)的可信無損水印嵌入與提取。
　　 (3)針對因圖像灰度直方圖多樣性而導(dǎo)致的水印嵌入穩(wěn)定性差、適應(yīng)性弱等不足，提出了一種基于統(tǒng)計(jì)特征的鄰域

4、選擇無損信息隱藏方法。首先利用廣義統(tǒng)計(jì)量直方圖良好的分布特性有效克服了灰度直方圖間的差異；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合直方圖鄰域選擇構(gòu)建穩(wěn)定的可伸縮式嵌入?yún)^(qū)域，實(shí)現(xiàn)了容量的靈活控制，增強(qiáng)了穩(wěn)定性與適應(yīng)性。同時(shí)，加密與無損壓縮技術(shù)的使用有效解決了邊信息存儲(chǔ)問題，提高了無損信息隱藏的安全性。
　　 (4)鑒于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中隱秘攻擊對水印圖像的降質(zhì)影響，將廣義統(tǒng)計(jì)量直方圖平移嵌入與聚類算法相結(jié)合，提出了基于聚類的空域魯棒無損信息隱藏方法。在深入分

5、析水印圖像嵌入?yún)^(qū)域分布特性的基礎(chǔ)上，利用k-means聚類對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分，增強(qiáng)了水印抗非惡意處理的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在魯棒性、不可感知性、容量等方面均具有良好的性能，體現(xiàn)了廣泛的適應(yīng)性和良好的穩(wěn)定性。
　　 (5)為了進(jìn)一步增強(qiáng)水印抗非惡意處理的魯棒性，結(jié)合高通子帶小波系數(shù)分布特征，提出了基于視覺感知的頻域魯棒無損信息隱藏方法。利用屬性啟發(fā)式像素調(diào)整策略避免了像素溢出，在此基礎(chǔ)上，通過直方圖平移與聚類算法實(shí)現(xiàn)了水印的嵌