信息隱藏理論與算法研究.pdf

1、信息隱藏技術有著廣泛的應用，日益受到重視。本文針對信息隱藏理論與算法進行了深入的研究，包括信息隱藏容量、水印檢測、強魯棒性水印算法、自嵌入脆弱水印算法、多功能雙水印算法和可逆水印算法幾個方向。
　　 本文的主要貢獻有：
　　 （1）針對被動攻擊下的信息隱藏系統(tǒng)，本文建立一個具體的信息隱藏統(tǒng)計模型，從安全性、失真距離度量、信道容量三個角度全面分析該模型。信道容量問題的求解抽象成一個受到平均漢明失真距離和平均安全性約束的最優(yōu)

2、化問題，只要給定需要的參數就可以運用最優(yōu)化理論得到最優(yōu)解。最后求解出原始載體序列和秘密信息序列均服從均勻分布時的統(tǒng)計模型信道容量。
　　 （2）量化投影（Quantized Projection，QP）技術是量化索引調制（Quantization Index Modulation，QIM）技術工作在投影域的版本，實質上是一個雙邊加性嵌入器。本文提出符號量化投影（Sign QuantizedProjection，SQP）的概念。不

3、同于傳統(tǒng)QP，SQP是一個單邊嵌入器。理論分析表明：SQP和QP具有相同的漏警概率和虛警概率。同時，SQP的文檔水印比（Document-to-Watermark Ratio，DWR）比QP小10log10（1+γ）。
　　 （3）打印-掃描攻擊會帶給數字圖像許多干擾，因此抗打印-掃描攻擊的數字水印算法對魯棒性的要求非常高。目前，絕大多數魯棒水印算法無法抵抗打印-掃描攻擊。本文利用離散小波變換（DiscreteWavelet T

4、ransformation，DWT）低頻逼近子帶的能量聚集效應和奇異值分解（Singular Value Decomposition，SVD）的奇異值穩(wěn)定性，提出一種抗打印-掃描魯棒零水印算法。原始圖像的DWT低頻逼近子帶進行分塊SVD，通過判斷兩個相鄰子塊最大奇異值的大小關系產生零水印。實驗結果表明算法能夠抵抗去同步攻擊和打印-掃描攻擊。
　　 （4）針對一些脆弱水印算法的篡改敏感性需要進一步改進和無法區(qū)分圖像惡意篡改類型這些

5、不足之處，本文提出一種基于SVD和混沌映射的自嵌入脆弱認證水印算法，將混沌映射的初值敏感性應用到圖像篡改檢測，并且實現區(qū)分圖像惡意篡改類型功能。對圖像子塊進行SVD，同時利用Logistic混沌映射產生認證水??；然后利用Logistic混沌映射設計了一個子塊與子塊之間的映射函數，將認證水印序列嵌入在相應映射塊的最低有效位（Least Significant Bit，LSB）上。實驗結果表明：算法不僅對篡改非常敏感，而且能夠有效地抵抗拼貼

6、攻擊和區(qū)分篡改圖像內容與篡改水印。
　　 （5）針對單水印算法往往存在功能單一的問題，本文利用奇異值的穩(wěn)定性，提出一種多功能雙水印算法。先在圖像分塊的奇異值上嵌入魯棒水印，然后在含魯棒水印圖像的空域LSB嵌入脆弱水印，并設計了判別惡意篡改和無意篡改的準則。實驗不僅考察魯棒水印抵抗攻擊的魯棒性，而且還考察脆弱水印對魯棒性的影響和篡改檢測與定位的能力。實驗結果表明：魯棒水印具備很強的抗攻擊魯棒性；脆弱水印對篡改敏感，而且篡改定位精確

7、。因此算法具備版權保護和內容認證雙重功能。
　　 （6）不同于傳統(tǒng)的失真補償量化索引調制（Distortion-Compensated Quantization Index Modulation，DC_QIM），本文提出了動態(tài)DC_QIM的概念。兩者的區(qū)別在于量化步長和DC參數是否可變。首先推導出動態(tài)DC_QIM可逆性的成立條件，然后推導出動態(tài)DC參數的可允許范圍，最后利用可逆性設計一個具體的可逆水印算法。在只執(zhí)行一遍時，它的數