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随着多媒体技术和网络的迅猛发展#xff0c;数字媒体的应用越来越广泛。在网络上传输的数字 媒体如音频、文本、视频和图像的内容及数据安全问题也随之而来。伴随着计算机技术发展与普及#xff0c;数字媒体的机密性、完整性经常受到非法活动的威胁…
一、研究概述和意义
随着多媒体技术和网络的迅猛发展数字媒体的应用越来越广泛。在网络上传输的数字 媒体如音频、文本、视频和图像的内容及数据安全问题也随之而来。伴随着计算机技术发展与普及数字媒体的机密性、完整性经常受到非法活动的威胁很容易被攻击、篡改、拷贝、散布等。这使得版权信息、网络用户的消费权益等得不到保障。因此如何在在网络信息时代不影响数字媒体的正常使用的前提下对其 进 行 有效 保护成为 亟待解决的问题。虽然传统的密 码学能 隐藏秘 密信息的内容却容易引起攻击者的注意且进行攻击。因此信息隐藏技术应运而生。由于多媒体信息本身存在很大的冗余性将秘密信息嵌入 其中是可行的并不会影响多媒体信息本身的传送和使用。 在过去 20 多 年 里 信息隐藏 受到了研究界的广泛关注。 信息隐藏可以将秘密信息嵌入到原始载体图像中然后 目标用户能够从含密图像中提取嵌入的 秘密 信息 用于各种目的 。 人眼或人耳本身对某些信息都有一定的掩蔽效应比如人眼对灰度的分辨只有几十个灰度级边沿附近的信息不敏感等。利用人的这些特点可 以 很好 的将 信息隐藏而不被察觉。信息隐藏技术通 常 是不 可逆 的影响着隐藏的信息的正确提取以及图像的认证。对于数据的完整性要求特别高的医学及军事领域信息隐藏技 术不能满足需求因此可逆信息隐藏 Reversible Data Hiding RDH) 技术吸引了大量的研究者们的关注。 可逆信息隐藏 是信息隐藏的一个重要分支它将秘密信息嵌入载体图像产生含密图像 用户可从含密图像中准确提取嵌入的秘密信息并能无损地恢复 原始载体图像 。 RDH可用于医学图像、军事图像和法律取证等对载体图像的数据完整性要求 较高 的领域中。
联合图像专 家 组 joint phot ogr aphic experts group JPEG 标准 在压缩率和压缩图像的视觉质量之间提供了很好的折衷 J PEG 图像 具有文件小、利于网 络传输等优点 它是数码相机和 其他摄影捕获设备广泛采用的最流行的图像格式 除了在医疗和军事领域中的潜在用途外还广泛应用于我们的日常生活中 。 JPEG 图像 的 RDH 可 用于 存档管理 和图像认证在多媒体档案中图像提供者可能不希望原始内容失真 并且就存储空间而言同时存储原始版本和标记版本可能过于 昂贵 对于图像 验证 有时图像的轻微 变化对于图像的所有者来说 是 不可 取的 在这种情况下 RDH 是理想的选择因为它可以找到被篡改的区域并恢复原始图像 。 因此 基于 JPEG 图像的 RDH 受到 人们 的 广泛关注 。 二、研究现状 JPEG-RDH面临的困难
①JPEG图像的冗余度要比未压缩图像小得多,一定程度上限制了嵌入容量。
②由于进行了反量化离散余弦变换DCT域中的修改可能比空间域中的失真明显增加
③对于JPEG图像中的RDH我们不仅要考虑视觉质量还要考虑在嵌入过程中可能会增加的文件大小。
三、研究内容
1在值为0的AC系数中嵌入秘密信息使嵌入容量获得极大提升。
2通过提出适用于零系数嵌入的频率选择策略降低含密图像的文件增长。
3通过提出适用于零系数嵌入的块选择策略减少数据嵌入时的无效移位降低含密图像的视觉失真。
四、实验结果
可看出Di算法的UIFS不稳定这是因为Di算法的频率选择策略仅从视觉失真角度出发但失真小的频率位置不一定文件增长小因此其UIFS不稳定本文算法得到的UIFS更稳定且在相同秘密信息数量下UIFS比Di算法平均降低0.25~0.6这是因为本文在选择频率时模拟了信息嵌入的单位文件增量能优先选择导致文件增长小的频率嵌入而Di等人在选择频率时仅考虑视觉失真没有考虑零系数嵌入引起的文件大小变化导致文件增长较大本文算法在文件增长方面优于Di算法提出的频率选择策略能够降低零系数嵌入的文件增长 给出了没有使用块选择的算法Di 算法和使用了块选择策略的算法在嵌入不同长度的秘密信息时的PSNR 对比。观察图可看出在相同秘密信息数量下本课题得到的含密图像的PSNR 比Di 算法平均提高1.3~1.5dB有效降低了含密图像的视觉失真。
