圖像信息隱藏技術基本原理及模型構建論文

　　Information Hiding，也就是信息隱藏，將在未來網絡中保護信息不受破壞方面起到重要作用，信息隱藏是把機密信息隱藏在大量信息中不讓對手發覺的一種方法。信息隱藏的方法主要有隱寫術、數字水印技術、可視密碼、潛信道、隱匿協議等。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：圖像信息隱藏技術基本原理及模型構建相關論文。內容僅供閱讀與參考!

　　圖像信息隱藏技術基本原理及模型構建全文如下：

　　一、 數字水印基本原理

　　1、水印嵌入過程

　　給定一N×N的圖像，其亮度為x[n]=x[n，n]，0≤n

　　用一具有密鑰K的偽隨機序列發生器產生偽隨機信號s[k]。把b[k]與s[k]按逐個像素的方式相乘，擴頻后的信號再與一知覺掩蔽信號[k]相乘，其基本目的是為了在保持對圖像修改的不可見性的前提下，使水印能量盡可能大。基于考慮到人類視覺系統(HVS)的頻率掩蔽特性的知覺模型，通過對原始圖像的知覺分析得到[k]。把水印信號W[k]加入原始圖像X[k]，就得到嵌入水印的圖像Y[k]=X[k]+W[k]，整個嵌入過程見圖1-1。

　　2、水印驗證過程

　　水印驗證包括水印檢測和水印提取兩部分，如圖1-2所示。

　　給定圖像z[n]，對其作每個像素塊大小為8×8的DCT變換得到Z[k]。首先用一個水印檢測器判定Z[k]中是否含有水印;如果有的話，再用水印解碼器估計消息M。對每個過程，由Z[k]計算一組充分統計。在驗證過程不利用原始圖像，我們把原始圖像看作加性噪聲。事實上，我們是利用普通圖像的DCT系數的統計模型解析得到合適的充分性統計。這些模型的參數值事先給定或由Z[k]自適應估計。為了能計算充分統計，還必須知道水印嵌入過程所使用的偽隨機信號s[k]和知覺掩蔽信號α[k]。由于沒有原始圖像可利用，在驗證過程是無法精確知道知覺掩蔽信號的，但如果水印引入的知覺失真足夠低，那么仍可采用與水印嵌入過程完全相同的知覺分析從Z[k]得到知覺掩蔽信號的好的估計。一旦計算出充分統計，水印檢測器比較二值假設檢驗的對數似然函數值和閾值η后作出判定。水印解碼的充分統計經過一解碼器，得到消息M的估計。

　　3、水印檢測

　　數學上，水印檢測問題可看作為二值假設檢驗：

　　H1：Y[k]=X[k]+W[k]

　　H0：Y[k]=X[k]

　　其中X[k]為原始圖像，W[k]是由密鑰K產生的水印。假設H意指Y[k]中包含由密鑰K產生的水印，H意指Y[k]中不包含由密鑰K產生的水印(但也許包含由其他密鑰產生的水印)。在設計檢測器時必須考慮碼字向量b的值的不確定性。最優ML判定規則為

　　∧(Y)H1>η, ∧(Y)H2<η

　　其中η為判定閾值，∧(Y)是似然函數

　　若假定原始圖像X[K]的系數滿足廣義Ganssian模型，則對數似然函數具有如下形式：

　　L(Y)=-㏑L+∑β[K]c[k]|Y[k]|c[k]+ ㏑{∑Пexp{-∑β[k]c[k]|Y[K]-bljα[k]S[k]|c[k]}}

　　其中β[K]是系數X[K]的廣義Gaussian pdf的參數β，特別地，若水印中沒有隱藏信息，若水印中沒有隱藏信息，換言之，只有一個脈沖(N=1)且有一個已知值b1=1調制，則似然函數為

　　L(Y)= ∑β[K]c[k]( Y[k]|c[k]-| Y[K]- α[k]S[k]|c[k])

　　二、 信息隱藏的應用領域

　　目前信息隱藏技術在信息安全的各個領域中所發揮的作用系統地總結為五個方面：

　　1 數據保密

　　在因特網上傳輸一些數據要防止非授權用戶截獲并使用，這是網絡安全的一個重要內容。隨著經濟的全球化，這一點不僅將涉及政治、軍事，還將涉及到商業、金融和個人隱私。而我們可以通過使用信息隱藏技術來保護在網上交流的信息，如：電子商務中的敏感信息、談判雙方的秘密協議和合同、網上銀行交易中的敏感數據信息、重要文件的數字簽名和個人隱私等。另外，還可以對一些不愿為別人所知道的內容使用信息隱藏的方式進行隱藏存儲。

　　2 數據的不可抵賴性

　　在網上交易中，交易雙方的任何一方不能抵賴自己曾經做出的行為，也不能否認曾經接收到對方的信息，這是交易系統中的一個重要環節。這可以使用信息隱藏技術中水印技術，在交易體系的任何一方發送或接收信息時，將各自的特征標記以水印的形式加入到傳遞的信息中，這種水印應是不能被去除的，以達到確認其行為的目的。

　　3 數字作品的版權保護

　　版權保護是信息隱藏技術中的水印技術所試圖解決的一個重要問題。隨著網絡和數字技術的快速普及，通過網絡向人們提供的數字服務也會越來越多，如數字圖書館、數字圖書出版、數字電視、數字新聞等。這些服務提供的都是數字作品，數字作品具有易修改、易復制的特點，當今就已經成為迫切需要解決的實際問題。數字水印技術可以成為解決此難題的一種方案：服務提供商在向用戶發放作品的同時，將雙方的信息代碼以水印的形式隱藏在作品中，這種水印從理論上講應該是不被破壞的。當發現數字作品在非法傳播時，可以通過提取出的水印代碼追查非法散播者。

　　4 防偽

　　商務活動中的各種票據的防偽也是信息隱藏技術可以用武之地。在數字票據中隱藏的水印經過打印后仍然存在，可以通過再掃描回數字形式，提取防偽水印，已證實票據的真實性。

　　5 數據的完整性

　　對于數據完整性的驗證是要確認數據在網上傳輸或存儲過程中并沒有被竄改。通過使用脆弱水印技術保護的媒體一旦被竄改就會破壞水印，從而很容易被識別。

　　三、 信息隱藏的未來發展

　　經過多年的努力，信息隱藏技術的研究已經取得了很大進展，國際上先進的信息隱藏技術現已能做到：使隱藏有其它信息的信息不但能經受人的感覺檢測和儀器設備的檢測，而且還能抵抗各種人為地蓄意攻擊。但總的來說，信息隱藏技術尚未發展到完善得可實用的階段，仍有不少技術性問題需要解決。同時，水印驗證體系的建立、法律的保護等因素也是信息隱藏技術在邁向實用化中不可缺少的應用環境。

　　另外，信息隱藏技術發展到今天，還沒有找到自己的理論依據，沒有形成理論體系。目前，隨著技術的不斷提高，對理論指導的期待已經越來越迫切，特別是在一些關鍵問題難以解決的時候，比如，計算機一個數字媒體或文件所能隱藏的最大安全信息量等。目前，使用密碼加密仍是網絡上主要的信息安全傳輸手段，信息隱藏技術在理論研究、技術成熟度和實用性方面都無法與之相比，但它潛

　　在的價值是無法估量的，特別是在迫切需要解決的版權保護等方面，可以說是根本無法被代替的，相信其必將在未來的信息安全體系中發揮重要作用。

　　參考文獻：

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