可逆數據隱藏及調色板圖像隱寫技術研究.pdf

1、日新月異的多媒體技術和產品無疑給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。然而，在享受這些數字終端產品所帶來的便利時，人們同樣面對著信息安全方面的挑戰(zhàn)和機遇。傳統(tǒng)數據加密因其輸出在直觀上不可理解及易留下加密操作的證據，而容易暴露正在通信的事實。盡管信道攻擊者截獲密文后難以執(zhí)行解析操作，卻能通過干擾信道使通信失敗。與數據加密不同，數據隱藏將加密后的消息嵌入到普通數字媒體文件中，通過傳輸嵌密的媒體文件，既傳達了秘密消息，又隱藏了“正在通信”的事實。<

2、br>　　此外，隨著高速網絡和媒介技術的快速發(fā)展，數據隱藏扮演愈加重要的角色，一方面，數據隱藏的出現(xiàn)并非也不能取代傳統(tǒng)加密技術，而是對它的進一步擴展和補充;另一方面，互聯(lián)網環(huán)境下數字媒體文件的極易更改對其內容完整性、可靠性、真實性產生了質疑，對媒體文件的內容管理、版權保護等提出了挑戰(zhàn)，促使數據隱藏成為信息安全領域的研究熱點之一。
　　作為數據隱藏領域的兩個重要分支，數字水印和隱寫的使用尤為突出。本文將致力于圖像隱寫和可逆數據隱藏技

3、術的一些研究，其中主要的研究貢獻包括:
　　1.針對調色板圖像隱寫，將調色板中的顏色建模為圖模型下的節(jié)點，并將圖節(jié)點間的邊視為隱寫過程中的可替換關系。通過應用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索技術，將圖節(jié)點映射為單個或多個秘密比特。在隱寫過程中，通過修改圖像像素的顏色來傳遞秘密信息。實驗表明，與其他算法相比，在保持低計算復雜度情況下，有效提高了嵌入容量或降低了圖像失真。
　　2.針對可逆數據隱藏技術，提出了應用二階預測殘差實現(xiàn)可逆數

4、據隱藏。具體而言，當計算出待嵌像素的預測殘差后，進一步利用周邊像素的預測殘差對當前預測殘差繼續(xù)預測，通過更改所得到的二階殘差直方圖實現(xiàn)可逆數據隱藏。實驗結果表明，與相關工作對比，該方法在紋理豐富的圖像上能提供相對更好的率失真性能。該研究思想可擴展至基于高階預測殘差的可逆數據隱藏，并獨立于所采用的載體的文件類型。
　　3.提出了一種應用于可逆數據隱藏的動態(tài)內容選擇與預測框架，保證了在密鑰安全條件下，任何非法解碼端很難定位嵌密像素或計

5、算出預測殘差序列，有效提高了安全性能。仿真結果表明，所設計的可逆數據隱藏算法能受益于所提出的框架，同其他工作相比，提供了更好的率失真性能。而且，所提出的動態(tài)內容選擇與預測框架具有普適性，可應用于其他可逆數據隱藏系統(tǒng)的設計，并能擴展至隱寫領域。
　　4.設計了一種在云環(huán)境下，針對加密調色板圖像的可分離的可逆數據隱藏算法。該方案通過加密調色板和置亂像素的方式保護圖像視覺內容，同其他針對灰度圖像的算法，以犧牲部分安全達到可逆數據隱藏的目

6、的。在接收端，消息恢復、圖像解密和重建等操作依據解碼者所扮演色角色而定。當解碼者僅擁有圖像解密密鑰，則他無法恢復隱藏信息，但能通過解密操作得到失真非常小的明文圖像;當解碼者僅擁有數據隱藏密鑰，則他能提取出隱藏信息，但無法重建原始圖像;當解碼者同時擁有圖像解密密鑰和數據隱藏密鑰，他不僅能完全提取出秘密信息，同時能夠無差錯地重建原始圖像。與相關算法相比，在低嵌入強度下，能維持更低的失真。
　　5.神經網絡本質上可視為函數擬合器，而隱寫