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基于相机成像特点的空域图像隐密算法的研究

作　者: 及宏林
导　师: 孔祥维
学　校: 大连理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 信息隐藏隐密术镜头畸变相机标定 CFA插值
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

信息隐藏作为一种将秘密信息藏匿于另一种公开的载体以实现通信的目的一种古老技术,随着计算机技术和网络的飞速发展,更加广泛地应用于数据保密通信、数据完整性的验证、数字产品的版权保护等人们生活的方方面面。相对于传统的采用密码保护数据的方式,信息隐藏具有隐藏信息的内容和隐藏秘密信息的存在的双重安全保障,无疑具有更高的安全性和更广泛的应用性。隐密术作为信息隐藏的一个重要分支,引起了广大学者的高度关注,并逐渐成为研究热点。本文主要针对以数字图像为载体的空域隐密技术进行研究。在分析目前现有经典的以数字图像为载体的空域隐密术的基础之上,结合数字拍照设备在成像过程中特有的特点的在隐密术上的应用做了探索性的研究,并基于此设计了两种的空域隐密算法。首先分析了相机镜头在成像过程中引入的几何畸变,利用传统相机标定方法标定出相机内部参数以及畸变参数,对镜头的畸变进行一定程度的消除。由于相机的镜头的畸变在光心附近要小于相对镜头光心较远的位置,因而在去除畸变的过程中,某一像素点的修改量也因其距光心的不同而改变不同量。利用这一现象,按像素偏移的大小自适应地嵌入不同量秘密信息。其次分析了现有大部分消费级数码拍照设备采用对颜色滤波阵列(Color Filter Array, CFA)获得的颜色缺失图像重新插值以得到真彩色颜色图像。利用这种对丢失数据的恢复与原始完整的数据间存在某种不确定的差异给出一种在图像的空域嵌入秘密信息的算法。该算法首先估计出相机CFA插值系数并对图像重新插值,根据峰值信噪比来自动地选择CFA插值模式,按选择的CFA方式在重新生成图像的过程中自适应地嵌入不同量的信息。最后对结合成像设备特性的隐密术给出了总结及展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 绪论  10-14
  1.1 课题研究的背景及研究意义  10-11
  1.2 信息隐藏技术的国内外研究现状及存在的问题  11-12
    1.2.1 国内外研究现状  11-12
    1.2.2 存在的问题  12
  1.3 本文研究内容与结构  12-14
2 信息隐藏概述  14-26
  2.1 信息隐藏的历史  14-15
  2.2 信息隐藏的相关概念及应用  15-18
    2.2.1 信息隐藏的相关概念  15-16
    2.2.2 现代信息隐藏技术的应用  16-18
  2.3 隐密术的一般模型  18-19
  2.4 隐密术的安全性理论  19-20
  2.5 现有典型空域隐密算法  20-25
    2.5.1 LSB替换算法  20
    2.5.2 随机±1隐密算法  20-21
    2.5.3 像素差隐密算法  21-22
    2.5.4 基于调制的SSIS隐密算法  22-24
    2.5.5 基于最小误差编比特位的隐密术  24-25
  2.6 小结  25-26
3. 基于镜头畸变的隐密算法  26-41
  3.1 引言  26
  3.2 相机标定技术  26-31
    3.2.1 参考坐标系  27-28
    3.2.2 针孔相机模型  28-31
    3.2.3 传统标定方法简述  31
  3.3 基于镜头几何失真的隐密算法原理  31-33
  3.4 实验结果及分析  33-40
    3.4.1 相机标定结果  34-36
    3.4.2 去畸变效果  36-37
    3.4.3 嵌入信息及提取过程  37-38
    3.4.4 嵌入信息结果及分析  38-40
  3.5 小结  40-41
4 基于相机CFA插值的隐密算法  41-57
  4.1 引言  41
  4.2 CFA模式及经典插值算法  41-45
  4.3 CFA插值系数估计  45-47
    4.3.1 奇异值分解原理  45-46
    4.3.2 CFA插值系数估计  46-47
  4.4 基于CFA插值的隐密算法原理  47-49
    4.4.1 CFA模式估计  47
    4.4.2 隐密算法原理  47-49
  4.5 实验结果及分析  49-56
    4.5.1 插值模式估计结果及分析  49-50
    4.5.2 嵌入信息及提取  50-51
    4.5.3 嵌入量结果及分析  51-54
    4.5.4 视觉效果及分析  54-55
    4.5.5 安全性实验结果及分析  55-56
  4.6 小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  62-63
致谢  63-65

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