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基于直方图修改的可逆数据隐藏算法研究

作　者: 杨玉琴
导　师: 熊志勇
学　校: 中南民族大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 可逆信息隐藏直方图修改差值直方图预测误差空间域
分类号: TP309
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着网络信息技术的快速发展，人们对信息安全的需求也越来越高。多媒体信息的获取、编辑和分发越来越方便，这给人们带来便捷的同时，也给传统的信息安全带来了极大的挑战。传统的信息加密技术，比如密码技术，只能在信息的传输过程中起到一定的保护作用，加密信息一旦传递给授权的接收者，就必须进行解码以明文状态展现给接收者，这样信息的安全性完全失去保障，再也无法保护信息版权所有者的利益。因此，传统加密技术已经无法满足日益高涨的安全需求。信息隐藏技术正是在这种背景下发展起来的，现在已经成为信息安全领域的一个研究热点。而可逆信息隐藏技术由于其信息无损的特点，成为信息隐藏领域中极具发展潜力的分支之一。可逆信息隐藏技术可以应用于医学、法律等领域，与一般的信息隐藏技术在原理上并没有本质的区别，但是可逆信息隐藏技术可以在秘密信息提取之后，完全恢复由数据嵌入造成的原始载体信息的失真。本文以现实生活中常用而简单的灰度图像为研究对象，以基于直方图修改的空间域可逆信息隐藏为研究内容。首先介绍了信息隐藏技术产生发展的背景与意义、信息隐藏的基本概念、基本原理、系统模型、一般分类以及基本特征，深入研究分析了国内外信息隐藏的发展现状。然后介绍了可逆信息隐藏技术的基本概念，详细介绍比较了空间域可逆信息隐藏、变换域可逆信息隐藏和压缩域可逆信息隐藏，并分析了可逆信息隐藏未来的研究发展方向。在分析灰度直方图修改和差值直方图修改两种直方图修改技术的基础上，提出一种新的基于像素分类的可逆信息隐藏算法。根据像素值将像素点分为安全类和非安全类，在非安全类像素点中采用灰度直方图修改方法嵌入数据，在安全类像素点中采用差值直方图修改方法嵌入数据。算法既适用于一般的平滑灰度图像和纹理复杂的非平滑灰度图像，还适用于包含大量溢出像素点的黑白色灰度图像，而对于这类图像，一般的信息隐藏算法是无法处理的。仿真实验结果表明，算法具有较大的嵌入容量，含秘图像视觉质量较高。算法既适用于一般的灰度图像数据隐藏，也适用于医学领域的图像数据隐藏，具有一定的现实意义。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 信息隐藏的基本原理与一般模型  10
  1.3 信息隐藏的一般分类  10-12
  1.4 信息隐藏技术的基本特征  12-13
  1.5 信息隐藏的研究发展现状  13
  1.6 本文主要内容与结构安排  13-15
第2章可逆信息隐藏技术  15-22
  2.1 可逆信息隐藏技术概述  15
  2.2 可逆信息隐藏技术研究现状及现有方法介绍  15-20
    2.2.1 空间域可逆信息隐藏  16-17
      2.2.1.1 基于 LSB 替换的可逆信息隐藏算法  16
      2.2.1.2 基于直方图修改技术的可逆信息隐藏算法  16-17
    2.2.2 变换域可逆信息隐藏  17-19
      2.2.2.1 基于 DCT 的可逆信息隐藏算法  18
      2.2.2.2 基于 DFT 的可逆信息隐藏算法  18
      2.2.2.3 基于 DWT 的可逆信息隐藏算法  18-19
      2.2.2.4 基于整数小波变换的可逆信息隐藏算法  19
    2.2.3 压缩域可逆信息隐藏  19-20
  2.3 可逆信息隐藏算法评价指标  20
  2.4 可逆信息隐藏技术未来的研究发展方向  20-21
  2.5 本章小节  21-22
第3章直方图的基础理论知识  22-28
  3.1 直方图的基本理论  22-25
    3.1.1 直方图的概念  22
    3.1.2 灰度直方图  22-23
    3.1.3 差值直方图  23
    3.1.4 直方图的形状类型  23-25
  3.2 灰度直方图数据隐藏的基本原理  25-27
  3.3 像素差值直方图数据隐藏的基本原理  27
  3.4 本章小节  27-28
第4章基于像素分类的可逆信息隐藏  28-42
  4.1 引言  28
  4.2 像素分类方法  28-30
  4.3 灰度直方图修改  30-32
    4.3.1 数据嵌入  30-31
    4.3.2 数据提取  31-32
  4.4 预测误差直方图修改  32-35
    4.4.1 数据嵌入  32-34
    4.4.2 数据提取与图像恢复  34-35
  4.5 预处理与溢出处理  35-36
  4.6 算法整体流程  36-37
    4.6.1 数据嵌入流程  36
    4.6.2 数据提取流程  36-37
  4.7 实验结果与分析  37-41
    4.7.1 失真分析  37
    4.7.2 嵌入容量分析  37
    4.7.3 实验结果  37-41
  4.8 本章小节  41-42
第5章结论与研究展望  42-44
  5.1 本文工作总结  42
  5.2 未来的研究工作  42-44
参考文献  44-47
致谢  47-48
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  48

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