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基于图像稀疏表示的隐写算法研究

作　者: 孙怡婷
导　师: 王建军
学　校: 复旦大学
专　业: 电路与系统
关键词: 信息隐藏 隐写 隐写分析 图像稀疏表示 冗余字典 匹配追踪算法 最低有效位匹配 分块优化EMD
分类号: TP309
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着Internet的迅速发展和应用,信息安全问题日益突出,信息隐藏技术作为隐藏通信和知识产权保护等的主要手段正得到广泛的研究与应用。图像稀疏表示是近年来一个十分热门的研究课题,已在图像压缩,去噪声,特征提取及检索方面得到了广泛的应用。本文对于图像稀疏表示在隐写算法中的应用做了深入的研究,结合现有图像稀疏表示的研究成果,提出了充分考虑稀疏字典和分解系数重要性的基于图像稀疏表示的隐写算法。本文主要完成了以下三方面的工作。(1)基于图像稀疏表示的隐写算法整体结构根据现有图像稀疏表示理论,提出了基于图像稀疏表示的隐写算法。该算法通过采用二值冗余字典,以及非负限定的匹配追踪算法,成功克服了信息的嵌入对图像稀疏分解稳定性的影响,保证了接收端对秘密信息的正确提取。该算法能够与任何基于空间域的编码技术相结合。实验表明,在相同的嵌入算法和嵌入容量下,稀疏域隐写算法比空间域方法有更好的抗检测性能。(2)基于图像稀疏表示的隐写算法中冗余字典的研究冗余字典是基于图像稀疏表示的隐写算法中的关键问题,但目前对其的研究仍是空白。我们首次系统地讨论比较了各类冗余字典对稀疏域隐写算法性能的影响。冗余字典分别选择基于数学模型、组合多种子字典以及基于学习等三类方法构造的二值冗余字典。通过实验结果与分析,总结给出了各类字典用于稀疏域隐写算法时,能够取得更优性能的字典构造准则和要求,而基于学习算法构建的字典能够使隐写算法获得更高的嵌入容量和更优的安全性能。(3)基于图像稀疏表示的隐写算法中分解系数重要性的研究图像稀疏分解后的系数是隐写算法中的另一个关键问题,它与图像统计特征有很大关联,修改不同系数对隐写分析方法有不同的敏感性。我们提出了充分考虑图像分解系数重要性的秘密信息嵌入准则。该嵌入准则对分解系数有选择得嵌入秘密信息,从而提高隐写的安全性能。实验结果表明,与随机嵌入相比,采用了本嵌入准则的隐写算法抗检测性能力更强,安全性更好。

全文目录


目录  5-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章 绪论  7-17
  1.1 信息隐藏技术概述  7-9
  1.2 隐写术介绍  9-11
    1.2.1 隐写术的性能要求  9-10
    1.2.2 隐写术国内外研究现状  10-11
  1.3 图像稀疏表示的初步知识  11-15
    1.3.1 稀疏表示理论基础  11-12
    1.3.2 图像稀疏表示两大关键问题  12-14
    1.3.3 图像稀疏表示的应用  14-15
  1.4 主要工作  15-16
  1.5 论文安排  16-17
第二章 基于图像稀疏表示的隐写算法整体结构  17-33
  2.1 概述  17-18
    2.1.1 将图像稀疏表示应用到隐写的出发点  17
    2.1.2 将图像稀疏表示应用到隐写的要求及难点  17-18
  2.2 解决方法  18-22
    2.2.1 字典  18
    2.2.2 对秘密信息嵌入稳定的图像稀疏分解算法  18-20
    2.2.3 基于图像稀疏表示的隐写算法整体结构  20-22
  2.3 实验结果及分析  22-32
    2.3.1 不可见性测试  26-27
    2.3.2 安全性测试  27-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 基于图像稀疏表示的隐写中冗余字典的研究  33-55
  3.1 概述  33
  3.2 基于单个数学模型的过完备字典  33-43
    3.2.1 数学模型字典介绍  34-37
    3.2.2 各个字典性能比较  37-43
    3.2.3 总结  43
  3.3 包含多种数学模型的多成分字典  43-46
    3.3.1 多成分字典的介绍  43-44
    3.3.2 多种多成分字典的性能比较  44-46
    3.3.3 总结  46
  3.4 基于学习方法的字典  46-53
    3.4.1 K-SVD学习算法  47-48
    3.4.2 K-SVD算法的构造学习字典的性能  48-53
    3.4.3 小结  53
  3.5 本章小结  53-55
第四章 基于图像稀疏表示的隐写中分解系数重要性的研究  55-65
  4.1 概述  55
  4.2 不同分解系数安全性的讨论  55-58
    4.2.1 理论分析  55-56
    4.2.2 实验分析  56-58
  4.3 秘密信息嵌入准则  58-59
  4.4 实验结果  59-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章 总结与展望  65-67
  5.1 总结  65-66
  5.2 展望  66-67
附录1 定理1证明  67-69
参考文献  69-75
攻读硕士期间发表的论文  75-76
致谢  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密
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