圖像信息隱藏技術(shù)基本原理及模型構(gòu)建論文

　　Information Hiding，也就是信息隱藏，將在未來網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)信息不受破壞方面起到重要作用，信息隱藏是把機(jī)密信息隱藏在大量信息中不讓對手發(fā)覺的一種方法。信息隱藏的方法主要有隱寫術(shù)、數(shù)字水印技術(shù)、可視密碼、潛信道、隱匿協(xié)議等。以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)備的：圖像信息隱藏技術(shù)基本原理及模型構(gòu)建相關(guān)論文。內(nèi)容僅供閱讀與參考!

　　圖像信息隱藏技術(shù)基本原理及模型構(gòu)建全文如下：

　　一、 數(shù)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(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)信號s[k]。把b[k]與s[k]按逐個(gè)像素的方式相乘，擴(kuò)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?；诳紤]到人類視覺系統(tǒng)(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(gè)嵌入過程見圖1-1。

　　2、水印驗(yàn)證過程

　　水印驗(yàn)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(gè)像素塊大小為8×8的DCT變換得到Z[k]。首先用一個(gè)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(jì)消息M。對每個(gè)過程，由Z[k]計(jì)算一組充分統(tǒng)計(jì)。在驗(yàn)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(shí)上，我們是利用普通圖像的DCT系數(shù)的統(tǒng)計(jì)模型解析得到合適的充分性統(tǒng)計(jì)。這些模型的參數(shù)值事先給定或由Z[k]自適應(yīng)估計(jì)。為了能計(jì)算充分統(tǒng)計(jì)，還必須知道水印嵌入過程所使用的偽隨機(jī)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(yàn)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(jì)。一旦計(jì)算出充分統(tǒng)計(jì)，水印檢測器比較二值假設(shè)檢驗(yàn)的對數(shù)似然函數(shù)值和閾值η后作出判定。水印解碼的充分統(tǒng)計(jì)經(jīng)過一解碼器，得到消息M的估計(jì)。

　　3、水印檢測

　　數(shù)學(xué)上，水印檢測問題可看作為二值假設(shè)檢驗(yàn)：

　　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(chǎn)生的水印。假設(shè)H意指Y[k]中包含由密鑰K產(chǎn)生的水印，H意指Y[k]中不包含由密鑰K產(chǎn)生的水印(但也許包含由其他密鑰產(chǎn)生的水印)。在設(shè)計(jì)檢測器時(shí)必須考慮碼字向量b的值的不確定性。最優(yōu)ML判定規(guī)則為

　　∧(Y)H1>η, ∧(Y)H2<η

　　其中η為判定閾值，∧(Y)是似然函數(shù)

　　若假定原始圖像X[K]的系數(shù)滿足廣義Ganssian模型，則對數(shù)似然函數(shù)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(shù)X[K]的廣義Gaussian pdf的參數(shù)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(gè)脈沖(N=1)且有一個(gè)已知值b1=1調(diào)制，則似然函數(shù)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(yīng)用領(lǐng)域

　　目前信息隱藏技術(shù)在信息安全的各個(gè)領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用系統(tǒng)地總結(jié)為五個(gè)方面：

　　1 數(shù)據(jù)保密

　　在因特網(wǎng)上傳輸一些數(shù)據(jù)要防止非授權(quán)用戶截獲并使用，這是網(wǎng)絡(luò)安全的一個(gè)重要內(nèi)容。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，這一點(diǎn)不僅將涉及政治、軍事，還將涉及到商業(yè)、金融和個(gè)人隱私。而我們可以通過使用信息隱藏技術(shù)來保護(hù)在網(wǎng)上交流的信息，如：電子商務(wù)中的敏感信息、談判雙方的秘密協(xié)議和合同、網(wǎng)上銀行交易中的敏感數(shù)據(jù)信息、重要文件的數(shù)字簽名和個(gè)人隱私等。另外，還可以對一些不愿為別人所知道的內(nèi)容使用信息隱藏的方式進(jìn)行隱藏存儲。

　　2 數(shù)據(jù)的不可抵賴性

　　在網(wǎng)上交易中，交易雙方的任何一方不能抵賴自己曾經(jīng)做出的行為，也不能否認(rèn)曾經(jīng)接收到對方的信息，這是交易系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這可以使用信息隱藏技術(shù)中水印技術(shù)，在交易體系的任何一方發(fā)送或接收信息時(shí)，將各自的特征標(biāo)記以水印的形式加入到傳遞的信息中，這種水印應(yīng)是不能被去除的，以達(dá)到確認(rèn)其行為的目的。

　　3 數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)

　　版權(quán)保護(hù)是信息隱藏技術(shù)中的水印技術(shù)所試圖解決的一個(gè)重要問題。隨著網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)的快速普及，通過網(wǎng)絡(luò)向人們提供的數(shù)字服務(wù)也會越來越多，如數(shù)字圖書館、數(shù)字圖書出版、數(shù)字電視、數(shù)字新聞等。這些服務(wù)提供的都是數(shù)字作品，數(shù)字作品具有易修改、易復(fù)制的特點(diǎn)，當(dāng)今就已經(jīng)成為迫切需要解決的實(shí)際問題。數(shù)字水印技術(shù)可以成為解決此難題的一種方案：服務(wù)提供商在向用戶發(fā)放作品的同時(shí)，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(yīng)該是不被破壞的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)字作品在非法傳播時(shí)，可以通過提取出的水印代碼追查非法散播者。

　　4 防偽

　　商務(wù)活動中的各種票據(jù)的防偽也是信息隱藏技術(shù)可以用武之地。在數(shù)字票據(jù)中隱藏的水印經(jīng)過打印后仍然存在，可以通過再掃描回?cái)?shù)字形式，提取防偽水印，已證實(shí)票據(jù)的真實(shí)性。

　　5 數(shù)據(jù)的完整性

　　對于數(shù)據(jù)完整性的驗(yàn)證是要確認(rèn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)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(shù)保護(hù)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(fā)展

　　經(jīng)過多年的努力，信息隱藏技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，國際上先進(jìn)的信息隱藏技術(shù)現(xiàn)已能做到：使隱藏有其它信息的信息不但能經(jīng)受人的感覺檢測和儀器設(shè)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(shù)尚未發(fā)展到完善得可實(shí)用的階段，仍有不少技術(shù)性問題需要解決。同時(shí)，水印驗(yàn)證體系的建立、法律的保護(hù)等因素也是信息隱藏技術(shù)在邁向?qū)嵱没胁豢扇鄙俚膽?yīng)用環(huán)境。

　　另外，信息隱藏技術(shù)發(fā)展到今天，還沒有找到自己的理論依據(jù)，沒有形成理論體系。目前，隨著技術(shù)的不斷提高，對理論指導(dǎo)的期待已經(jīng)越來越迫切，特別是在一些關(guān)鍵問題難以解決的時(shí)候，比如，計(jì)算機(jī)一個(gè)數(shù)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(wǎng)絡(luò)上主要的信息安全傳輸手段，信息隱藏技術(shù)在理論研究、技術(shù)成熟度和實(shí)用性方面都無法與之相比，但它潛

　　在的價(jià)值是無法估量的，特別是在迫切需要解決的版權(quán)保護(hù)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(fā)揮重要作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 賴茂生.計(jì)算機(jī)情報(bào)檢索. 北京大學(xué)出版社，1994

　　[2] 秦拴獅.因特網(wǎng)上的傳統(tǒng)情報(bào)檢索.情報(bào)理論與實(shí)踐，2000(5)

　　[3] 張悅校.信息與情報(bào)涵義辨析.情報(bào)學(xué)報(bào)，1998(6)