JPEG图像的可逆信息隐藏算法研究
在当前开放的互联网形式下,多媒体技术快速的发展,已经成为数字信息时代的主要参与者。人们通过数字形式的多媒体信息来进行数据通信和信息交换,意味着信息交换允许第三方访问所有类型的多媒体信息,将导致很多安全问题。因此,我们急需有效的技术来增强互联网信息的安全性。对于上述问题,传统上通过加密技术和信息隐藏技术来缓解。加密技术由于乱码的存在容易吸引拦截者的注意,从而想方设法对其破解。而传统的信息隐藏技术经常导致载体不可逆转的失真,意味着载体在提取秘密信息之后将不能被恢复。不同于加密技术和传统上的信息隐藏技术,可逆信息隐藏技术不仅可以提取出秘密信息,而且还可以恢复及重建原始载体图像。JPEG图像的可逆信息隐藏在诸如图像认证、档案管理等方面有着广泛的应用。但是,由于JPEG压缩通常会通过消除图像的一些高频信息来降低图像质量,因此JPEG图像的冗余信息远少于未压缩图像的,这也导致了在JPEG图像上进行信息隐藏很难获得较高的嵌入容量。与此同时,在嵌入秘密信息之后,JPEG图像的文件大小将大大增加,将导致图像的存储空间的显著增加以及嵌入的秘密信息被探测者所察觉可能性的增加。本文针对以上问题的研究,主要取得以下研究成果:1.本文提出了一种直方图修改HS量化后的DCT系数的可逆隐藏算法。首先,用直方图统计分析DCT系数的数量关系,发现了 DCT系数的分布及数量变化的特点。然后,分析JPEG图像压缩过程中的量化技术和编码技术与DCT系数的数量的关联。最后,分析DCT系数的改动对载体图像的视觉质量和图像文件大小的影响,将DCT系数分为三类,“0”、“1”和“2”类。该算法对三类DCT系数采用不同的使用方式,在一定的嵌入容量下,能够有效地实现较好的图像视觉质量和抑制图像文件大小的增加。2.对上述提出的可逆隐藏算法进一步改进。首先,分析人眼的频率敏感性和纹理敏感性,接着对图像8×8子块中的三类AC系数的数量关系进行统计分析,得出系数值和纹理程度对直方图嵌入算法的影响,以及“2”类系数的无效平移将导致图像质量的下降以及图像文件大小的增加。然后,通过定义一个块优先级的公式来选出最适合嵌入秘密信息的子块顺序,进一步增强图像的视觉质量和抑制嵌入信息后图像大小的增加。最后,对改进前后的算法性能进行分析,如算法的安全性、复杂度、可逆性以及视觉质量和嵌入信息前后的JPEG图像文件大小。通过对比实验来测试纹理程度不同的图像,进而评价了改进算法在图像视觉质量,JPEG图像文件大小的变化以及算法的可行性等方面的表现。对算法的优点和不足进行了总结,并且给出了下一步工作中需要解决和着手研究的问题。
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