數(shù)字圖像隱寫算法安全性與性能優(yōu)化研究.pdf

1、數(shù)字隱寫算法的感官透明性與抗隱寫分析能力是評價算法安全性能的理論依據(jù)，其研究目的在于：以信息嵌入操作不明顯改變原始載體的統(tǒng)計特征為技術(shù)前提，發(fā)掘信息載體中一切可用的數(shù)據(jù)空間，透明地向載體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽信息，從而使得以統(tǒng)計特征分析為技術(shù)出發(fā)點的隱寫分析方法無法對含密載體進行有效檢測。通常情況下，若隱寫算法在信息嵌入過程中對原始載體的修改率越低，則嵌入操作所引起的載體失真就越小，秘密信息被有效檢出的概率也越低，算法安全性就更高，但追求更小的

2、修改率將會以消耗載體數(shù)據(jù)更多的占用率為代價，從而使得算法的信息隱藏容量變小。
　　 針對上述問題，本文以保障數(shù)字隱寫算法的安全性能力為基礎(chǔ)，兼顧算法容量需求，系統(tǒng)地研究了隱寫算法修改率與占用率之間的相互關(guān)系，從算法的防守和攻擊正、反兩方面綜合考慮，給出了一系列全新的算法設(shè)計、分析方案和實驗數(shù)據(jù)，對本人在隱寫術(shù)安全性研究方面所取得的一系列技術(shù)成果進行了總結(jié)。
　　 （1）提出了一種基于快速編碼的隱寫算法，使得該算法在二進制

3、計數(shù)系統(tǒng)內(nèi)，隱寫操作每修改載體內(nèi)一比特位原始信息，可嵌入多比特位的秘密信息，有效地降低了隱寫算法的修改率；并提出了新型快速編碼算法的生成矩陣構(gòu)造方案，該方案使用合并處理的方法簡化了生成矩陣的構(gòu)造流程，降低了對載體所引起的修改率。通過大量數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)及仿真實驗數(shù)據(jù)分析證明：基于快速編碼算法的隱寫算法在嵌入相同容量的秘密信息時，其隱寫操作修改率遠小于基于動態(tài)游動編碼算法的修改率。
　　 （2）拓展了快速編碼算法的適用范圍，由p=2的

4、二進制計數(shù)系統(tǒng)擴展至基于素數(shù)p進制的計數(shù)系統(tǒng)，使得在素數(shù)p進制的計數(shù)系統(tǒng)內(nèi)，隱寫操作每修改載體內(nèi)一個像素值，可嵌入多個連續(xù)的、基于p進制計數(shù)系統(tǒng)的秘密信息，降低了隱寫算法的修改率；根據(jù)大量數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)及仿真實驗數(shù)據(jù)分析證明：當p=3時，本文提出的隱寫算法性能達到最優(yōu)，算法的修改率最小。
　　 （3）提出了分級EMD改進隱寫算法，該算法利用原始EMD隱寫算法信息占用率小、載體修改率低等優(yōu)點，對嵌入算法進行改進。通過降低原有算法在載

5、體數(shù)據(jù)嵌入時的透明性冗余，以及對隱寫信息進行分級的方法擴大了新算法的隱寫容量，降低了秘密信息對載體數(shù)據(jù)的占用率，減少了對原始圖像信息的修改率；該算法通過將隱寫嵌入位置從空域LSB位調(diào)整至DCT域內(nèi)頻率系數(shù)之上的方法增強了含密載體的透明性，消除了原始EMD算法中的越界討論問題。
　　 （4）構(gòu)造了一種JPEG隱寫算法的安全性分析方法，本文系統(tǒng)地研究了Benford定律和JPEG圖像統(tǒng)計特性之間的關(guān)系，總結(jié)歸納出隱寫嵌入前后JPEG