（电路与系统专业论文）基于彩色图像的大容量信息隐藏算法[电路与系统专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 信息隐藏技术是指将隐秘信息藏在其他载体中，通过载体的传输进行隐秘 信息的传递。随着计算机和通信网技术的发展与普及，信息隐藏技术受到越来 越多的关注，但多被应用于数据保密、版权保护、防伪和防篡改等安全领域。 本文认为，信息隐藏技术可以成为一种有效的通信方式，利用其融合了多种媒 分的特点，实现以较小的信息量同时传输多种媒贪，增加通信方式的多样性。 基于上述观点，本文对彩色图像中嵌入语音信息的方案进行了研究，重点 研究了向彩色图像中嵌入语音的大容量信息隐藏算法设计。 本文的主要工作特色如下： ( 1 ) 针对目前d c t 域大容量信息隐藏算法较少的现状，提如了一种在彩色 b m p 图像内实现大容量信息隐藏技术的算法。该算法采用d c t 域，将抖动调 制d m 算法扩展为非线性多比特抖动调制n l m b d m 算法，从而在彩色b m p 图像内实现高达6 5 b p p 的嵌入率，同时得到的图像质量很高，峰值信噪比p s n r 值保持在4 5 以上，提取信息的质量也很高，误比特率较小。 ( 2 ) 在n l m b d m 算法基础上，提出了两种在彩色b m p 图像内实现自适 应大容量信患隐藏的算法，分别借鉴了合理抖动调制舳m 的思想和w 戤s 髓视 觉感知模型。实验证明，这礴种算法可以实现更大的嵌入容量，并且由于其随 图像特征自适应嵌入的特点，得到的图像质量更好。 f 3 ) 为了在彩色j p e g 图像隐藏信息，提出了一种可以抵抗j p e g 压缩的抖 动调制信息隐藏算法。该算法提出了在翔e g 量化之薷进行抖动调铡的条件， 即信息隐藏采用的量化步长。与j p e g 压缩采用的量化步长aj 需满足 ，2 a 。 ，的关系，嵌入信息才能够难确提取。通过与其他算法比较，证明 该算法具有较大的嵌入容量，嵌入率达0 2 3 b p p ，同时有效提高了不可感知性能。 ( 4 ) 提出了一种使用a s 加密算法和纠错编码的安全方案。采用高级加密 标准a e s 对嵌入信息进行加密，保护秘密信息：采用h a r l l m i n g 循环码对a e s 加密结果进行纠错编码，防止信息提取错误导致a e s 解密错误。通过测试， 证明该安全方案可以有效保护秘密信息，同时保证通信双方可以正确提取信患。 ( 5 ) 实现了一个向彩色图像中嵌入语音信息的简单系统，进一步证明了向 彩色图像中嵌入语音的方案的可行性。 关键词：信息隐藏抖动调制合理抖动调制w 破s o 建感知模型煮级加密标 准纠错编码 a b s t r a c t _ _ 一_ l a b s t r a c t i n f o n n a t i o nh i d i n gt e c l u l i q u ee m b e d ss e c r e ti n f o 肌a t i o ni n t oo t h e rs i 朗a l s ，a n d t r a n s m i t st h es e c r e ti n f o r m a t i o nt h o u g hm et r a n s m i s s i o no ft h ec o v e rm e d i a w i t h 键l e & v e l o p 糙e n ta n dp o p u l a r 主t yo fc o m p 蹴r sa n de o m m u n i e a t i o nn 烈啪呔s ， i 芏l f o 朋a t i o 娃h i d i 默gt e c h i q u eh a sb e e n 黔主dm o r ea n dm o 糟a 溉难i o n 协h o 镪r e 瓢i t i sm a i n l yu s e di nt h ef i e l do fd a t as e c r e c y ，c o p y r 培h tp r o t e c t i o n ，f o r g c 巧p r e v e n t i o n a n dt 籼p e r l n gp r c v e n t i o n ，e t c i ti s p r o p o s e di nt h i sd i s s e r t a t i o nt h a ti n f 0 肋a t i o n 纛i d i 鞋g 妻e e l 燃i q 醢ec a nb o 珏s e da sac o 魏强慧疆轻i e a 专i o 致熬髓h 。db e e a 挂s eo fi 童s 跚p e 式yo f h a v i n gs e v e r a lk i n d so fm e d i at o g e t h e r i tc a nr e a l i z et h es c h e n l eo ft r a 熊s m i t t i n g s e v e r a lk i n d so fm e d i aa tt h es a m et i m ew h i l eu t i l i z i n gl i t t l e s t o r a g e ，a 芏1 dc a n i m p r o v et k 蕊v e r s i t yo fc o 删 n u n i c a t i o n 8 a s 茛潍l h e8 b o wi d 啦i s 如s e 蹴l i o 鑫遗d 崩i e 8 潮埝氆es e k 擞eo f c 鑫科溉g a u d i oi n f o r m a t i o nb yc o l o ri m a g e s 。t h ee m p h a s i si st od e s i g ni n f o 舰a t i o n 王l i d i n g m e t h o d s 誓k ；m 颤ne 魏a r a c t e f so f 饿i sd i s s e r t a t i 强i s 辅南i l o w s ： ( 1 ) d e s i g no fa na l g o f i t 妇lo fe m b c d 出n gp a y l o a do f h i 醣e 蟹毵i t yi 簌埝c o l o r b m pi m a g e s t h i sa l g o r i t h mm a k e su s eo fd c t t m s f b h n a l i o na n de x t e n d sd i t h e r m o d u l a t i o ni n t oa na l g o r i t h mo fn o n l i n e a rm u l t i b i td i t h e rm o d u l a t i o n t h e r e f o r e a 毯g he l 廷b o 纛d i 致g 蹴o f6 。5 b | 攀e a 拄b ea e h i e v e di 娃e o l q rb m pi m a 窝e s ，、魁| e 妞 r e s u l t a n ti m a g e sh a v e 撼曲v i s u a lq u a l i t yw i t hp s n rv a l u e sa b o v e4 5 a n dt h e e x t r a c t e di n f o n l l a t i o na l s oh a sh i 曲q u a l i 够w i t hl o wb i te r r o rr a t e ( 2 ) d e s i g no ft w oa l g o r i t so fa d a p t i v e l ye m b e d d i n gp a y l o a d o f h i 曲c a p a c 毋 i 轻翅e q l o r8 m p 溉a g e s 。飘瓣咖a l g 。纛l 妇l ss e p 曩溅e l y 狡s e s 赣瑶i 托ao f 融i o 驻l d i t h e rm o d u l a t i o na 1 1 dw a t s o nv i s u a l p e r c e p t i o nm o d e l 。t h ee x p e r i m e n tr e s u l t s d e m o n s t r a t et h a tt h e s e 似的a l g o r i t h m sh a v eh i 曲e rc a p a c i t y ，a l l dt h er e s u n a n ti m a g e s h 蠢v eb e t 钯fq u a l i t y 。 ( 3 ) ad i t h e rm o d u l a 蛀o ni n f o f 黻a t i o nh i d i 魏gm e t h o dw s i s 据嫩约j p e ge o 氆p 糟。 s s i o ni sf i n i s h e d i ti sp r o p o s e di nt h i sa l g o r i t h mt h ec o n d i t i o no f e x t r a c t i n gs e c r e t l n 内r m a t l o nf o ms t e g o _ i m a g e sp r o d u c e db yd i t h e rm o d u l a t i o nb e f o r ej p e g c o m l ) r e s s i o nl sl l l 戳滋eq u a n l l z 醛i o 致s 据po f e 嚣l 醅d d i n gp r o c e s sqa 觳dt 羚o n eo fj p 嚣 g c o m p r e s s i o n js h o u l ds 皱i s 每也er e l 戳i o n s 粕p ? 2 ，。c o 嫩p 鑫勰d 蛾也 o t h e rm e t h o d s ，m ea l g o r i t l l i l li nm i sd i s s e r t a t i o nh a s h i 曲e rc a p a c i t yw i t he m b e d d i n g a b s t r a l c t r a t eo fo 。2 3 b p p ，a n dt h ei m p e r c e p t i b i l i t yi si m p r o v e d ( 4 ) as e e 娃r i 够辩h e m ee o m b i n i 髓ga e se 粼r y p l i o na n de f 黔p c o f f e e t i 珏gc o 卷n g i s p r o p o s e d a d v a n c e de n c r y p t i o ns t a i l d a r d i su t i i i z e dt o p r o t e c tt h es e c r e t i n f o r m a t i o n ，a n di no r d e rt 0r e d u c et h ee 1 1 r o ro fa e sd e c r y p t i o nc a u s e db y i n f o 勰a 圭i o 鑫e x 搦重c i o 魏，e y e l i e 如 差a 翔翔i n 惑3l ，2 6 ) i s 滋i l i 鹚d t oe o d et h e s u l to f a e se n c r y p t i o n t e s t sd e m o n s t r a t et h a tm es e c r e ti n f o r m a t i o ni s p r o t c c t e d e f f e c t i v e l y ，a n db o t ht h ec o m m u n i c a t i o ns i d e sc a ng e tt h er i g h ti n f o n n a t i o n ( 5 ) as i m p l e 如m os y s t e mo fe m b e d d i n ga u d i od a ：t ai n t oe o l o ri m 耀r e si s r e a l l z 甜髓l ef e a l i z a 镬。建o fm i ss o 愈懈凡式h 葭p v e s 霞1 e 凳a s 南i l i 移o ft 沁s e k m e o fe m b e d d i n ga u d i oi n t oc o l o ri m a g e s k 呵w 0 1 d s ：i 珏如溉越i o 致毯d i 魏g ，敞h e f 鼢d 毽l 蕊黼，斌i o 蹦魏k f 瓤妣l 鑫专i o 堇l ， w a t s o nv i s u a lp e r c e p t i o nm o ( 1 e l ， 蕾s ，e r r o l 。c o n c t i n gc o d i n g | l l 论文原创性和授权使用声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工 作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对 本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即： 学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：奎交 硼8 年艿月6 日 第一章绪论 1 ，1 信息隐藏系统概述 第一章绪论 隧黄计算撬翻遴僖测技术的发矮与普及，憋秘通信豹硬究越来越受到人们 的重视。实现隐秘通信主要有3 种方式：安全信道、密码技术和信息隐藏( 邢 霜竹，2 0 0 6 ) 。安全信遒是在发送者和接收者之黼建立专用游信息透道，除了 发送者弱接救卷，箕愁人无法访翘。虽然安全拣好，毽实理复杂置代徐舄爨。 密码技术是将墅像、声音、文字等多媒体数据文件遴过加密处理形成加密文件， 一般人无法识别，只有知道密码的一方才能通过解密得到有意义的信息。密码 技术霹确缝提示了攻击者哪些是重要瘩意，容荔雩i 超攻击者酶好奇穰注意，一 曼被破解，箕癀容就完全透骥了，馨楚攻击者不簸破译潺息，链也霹以将消息 破坏，使得即使是合法者也不能阅读信息内容，从而阻止通信过程。信息隐藏 技术是将隐秘信息藏在其他载体中，通过载体的传输进行隐秘信息的传递。信 息戆藏技术与趣密技术最大的送别褒予信患隐藏技术不止稳藏了要传递靛秘密 消息，薅曼隐藏了秘密消息的存在( 孙墨和等，2 q ) 。 信息隐藏技术弥补了密码技术的一些缺陷，因此关于信息隐藏技术的研究 选鬻益广泛。1 9 9 6 年5 露，第一届霞际信意隐藏学术研讨会在荚霞剑桥大学露 开，这标志着髂患隐藏技术的轰式诞生，著健遴了信息隐藏技零翳蓬勃发震。 在这次会议上，b 娃望i tp 谯t 撇a n n 整理了一种信息隐藏模型，如图1 1 所示。 麓霉餐囊鏊露赫霉渤謇章 鬻 ， 第一藤辫际簧患隐藏会莰上确定簸信感潦藏横鼙 在上述模型中，c o w f 载体) 是指被嵌入信息的原始介质，滁漱黔( 瀵 塞是揍要进行隐藏静信息，爵熬是文本、霆像、视菝或声音等二进截数据， s 地图k e y ( 密键) 是指在隐藏过程中所用到的一些额外的秘密数据，在恢复嵌 第一章绪论 两种媒体直没有得到很好地结合，r m v b 、m p e g 等媒体格式虽然既有图像 又有语音，僵其文件很大，存储和传输都很不方便。如果在数字图像中采用信 息隐藏的方式嵌入语音或音频信息，那么通过设定播放方式就可以在观看数字 图像的同时听到声音。本文将这种新的多媒体方式称为“语音照片”。 。2 。2 研究意义 语音照片仍然采用图片的文件格式，可以像普通图片一样进行存储和传输。 相对于视频文件( 如a v l ，嬲v b ，m p e g 等格式的视频文件) ，语音照片的 优点在于文件小，如1 分3 0 秒的m p e g 文件大约为8 m b ，而长度为1 分3 0 秒的语音文件如果可以嵌在l m b 大小的j p e g 文件中，那么最终文件大小只有 l m b 。 针对语音照片，本文提出以下几点应用设想： ( i ) 语音照片制作和管理软件。用户可以自主选择照片和语音，用软件实现 在照片中嵌入语音的功能，得到语音照片。同时，用户可以指定接收方听取留 言的方式，比如鼠标单击或随图像打开两播放等。该软件可以广泛地疲用于个 人p c 机，使用户根据需要制作不同类别的语音照片。 ( 2 ) 语音数码相机。如今的数码相机都有录像功能，但录像会占去很大的存 储空闻。可以考虑设计一种带有录音功能的数码相机，在拍摄照片之前、之后 或同时录禹4 一段时间的语音，将录音嵌入到接出的数码照片中。该数码照片应 能与个人p c 机兼容，即拷贝到个人电脑后可以直接使用。由于是在拍照时候 使用，所以对实时性要求更高。 ( 3 ) 语音明信片。用户首先在电脑上制作电子舨的语音瞬信片，将闽候和祝 福的录音嵌入到明信片中，然后打印该明傣片，寄给远方的家人或朋友，对方 在收到明信片后经扫批可以在电脑上听到寄来的祝福。语音明信片要求算法对 打印扫描有很强的抵抗性，即抗a 仍、d 缓转换。 。3 本论文的主要特色 基于上述应用背景，本文重点研究了以数字图像为载体的信息隐藏算法设 计，主要针对彩色图像，包括b m p 图像和善怒g 图像两种，探讨了信息隐藏算 法的嵌入容量、抗j p e g 压缩的鲁棒性、与密码学相结合的方案以及基于信息 隐藏的应用软件设计等问题。本文的主要特色包括以下几点： ，尤其是原始图像，如 b m p 格式等，所以可以将信息嵌入到图像中进行秘密传输，而且不会影响图像 本身的传输和使用。 ( 2 ) 人昀视觉系统对某些信息有一定的掩羧效应( 尹康袋等，2 0 0 l ，m a c e l a 1 ，1 9 9 5 ) ，利用入# 琵的这些缺陷，可以将信息隐藏在数字图像中而不被察觉。 信息隐藏技术主要利用了人眼视觉特性的三个方面，分别是频率敏感特性 ( f r e q u e n c ys e n s i t i v i t y ) ，对比度掩蔽特性( c o n 缎s ts e n s i t i v i t y ) ，和亮度掩蔽特性 ( l l 拄蠢魏a n e e 透a s 爻i 羹窑) ( 歹艺新醒l 等，2 0 e l ，薹酲xe la l 。，1 9 9 9 ，s v f a 歉s o 芏le 耄a l 。，1 9 9 6 ) 。 ( 1 ) 频率敏感性主要描述人眼视觉在不同的频率下，对正统光栅增益的敏感 程度，通常可以借助对比度敏感函数c s f ( c o n s t r a s ts e n s i t i v i t yf u n c t i o n ) 或调制 传递蟊数m t f ( m o 琏u l a t i o 鑫t r 飘s 怨 f 豫e t o n ) 来加以描述。图2 2 所示为调割爱 数睦线，从中可以看出，入眼视觉对低频部分的变化比较敏感，而对高频部分 的变化则不太敏感。频率敏感性提供了一个基本的视觉模型，它仅仅依赖于观 察条件丽不依赖于图像内容。 相 对 灵 敏 度 空间频率 图2 2 调制函数曲线 ( 2 ) 亮度敏感缝主要摇述在一个不变的蘧定亮度背景下，测量噪声可察觉f ，】 限的效果，这一特性取决于背景平均亮度和噪声亮度水平。一般认为，低亮度 可视性高于高亮度，其描述函数通常是由图像局部特性构成的非线性函数。但 是，亮度敏感性对褫觉掩蔽的描写 畏不充分，它不能描述由于调频细节或豳像 纹理引起的掩蔽现象。对于人类视觉系统，它是一个菲线性函数并且依赖于局 部的图像特性。 ( 3 ) 对比度掩蔽特性反映了在有背景信号的翦提下，人眼视觉对一个信号的 感知掩蔽特性。也就是说一个信号在另一个信号存在时的可检测性，尤其警这 两个信号具有相同的空间频率、取向和位置时，掩蔽特性最强。一般掩蔽特性 l o 第二章阻彩色b m p 图像为载体的信息隐藏算法 可大致分为自对比掩蔽( s e l f - c o n t r a s tm a s k i n g ) 和邻域掩蔽( n e i 曲b o u r h o o d m a s k i n g ) 两类。前者是指具有相同空间频率、取向和位置的信号的掩蔽效应： 后者则是指由空间相邻系数导致的掩盖效应，反映了人眼视觉对平坦区域失真 敏感性强于复杂纹理区域的特性。 人眼的视觉掩蔽特性是信息隐藏之所以可行的重要原因。同时掩蔽效应又 是一种局部效应，受背景亮度、纹理复杂性和信号频率的影响，具有不同局部 特性的区域，在其不被人眼察觉的前提下，允许改变的信号强度也不同。因此， 信息隐藏技术应该根据各局部区域各自的特性进行信息嵌入和提取。 根据秘密信息嵌入过程中对载体信息的修改方式不同，可以把以图像为载 体的信息隐藏方法分为如下几类( 吴秋新等，2 0 0 1 ) 。 ( 1 ) 替换技术：用秘密信息替换载体信息的冗余部分，例如l s b ( l e a s t s i9 1 1 i f i c a n tb i t s ) 嵌入方法就是典型的替换技术方法，它是用秘密信息的比特流 替换载体信息最不重要的比特位，如2 5 6 色灰度图像每个象素灰度值二进制表 示时的最后几位。 ( 2 ) 变换域技术：在载体信息的变换域内嵌入秘密信息，在频域通常是通过 修改频域的某些系数来隐藏秘密信息。 ( 3 ) 扩展频谱技术：采用扩频通信的思想，在整个载体信息中扩展隐藏秘密 信息，以达到不可察觉的目的。由于扩展信号很难删除，所以基于扩频的信息 隐藏方法具有很好的鲁棒性。s s i s 方法( m a r v e l ，1 9 9 9 ) 就是一个典型的扩频 信息隐藏方法。 “) 统计方法：通过更改载体信息的若干统计特性来对信息进行编码，并在 提取过程中采用假设检验的方法。 2 2 2 主要算法 以b m p 图像为载体的的最简单的信息隐藏算法是最低位替换( l s b ，l e a s t s i 阴诟c a n tb i t s ) 方法，该方法简单高效，但是所引起的图像特性改变也非常明 显，目前已经有很多针对l s b 算法的分析工具。因此，人们纷纷提出改进的 l s b 算法。 l i u ，c h e n ( 2 0 0 4 ) 等人提出了一种可变深度的l s b 嵌入算法。使用载体 图像的最低4 个位平面，将每个像素按照像素值等分为8 个区间，每个区间内 的像素按照出现个数进行排序，序号越小表示在嵌入信息时该区间的优先级越 高。在嵌入信息时首先选择序号最小的区间，在对应像素上采用普通l s b 替换 来嵌入信息，该区间嵌入完毕再在序号倒数第二小的区间嵌入，依次循环直至 所有信息嵌入完毕。 第二章以彩色转m p 豳像为载体鹃信意隐藏算法 c h a n g ，w u ( 2 0 0 6 ) 提出了一种叫做d e ( d i f f e r e n c ee x p a n s i o n ) 的算法。 首先将图像分成几个等长区间，然后计算像素与两个区间端点的差值，选取较 小的差值嵌入信息。设x 表示像素值，其所处区间为b 】，若坟x f 8 + 6 一1 ) 2 ， 则嵌入公式为：x = 口+ 2 艿+ s ，矿6 = x 一口，若( 口+ 6 1 1 2 m 3a n d d l d 2 扩q m 3 鑫n d d l d 2( 式2 5 ) 矿唾m 3a 曩d d l d 2 矿q m 3 黝d d l d 2 第二章戳彩色8 m p 图像为载体的信息隐藏算法 其中，q 为由n 比特秘密信息组成的十进制数值，d 1 = k 一聊3 l ，d 2 = 厂d 1 。 提取信息时需要的参数与嵌入时的参数一祥，分翮计算( 式2 6 ) 所示的参 数，那么戤3 的数值基为提取的秘密信息。 磁l = 阳嚣蒯t 么 ，磁2 = i 棚j ，珑3 = 黜d ( 俄l ，矗) ( 式2 6 ) 一般情况下，对宿主信号的抖动调制都是采取褶同的量化步长，并没有与 图像特征很好地结合。为了得到更好的嵌入效果，应该根据图像特征选用不同 的量化步长，基于以上原理，本文提出了一种非线性多比特抖动调制n l m b d m ( n o 小l i n e a rm u l t i b i td i t h e rm o d u l a t i o n ) 算法，在该算法中，向每一个宿主信 号( 本文中为分块的d c t 系数) 中嵌入多比特信息，焉不隧的宿主信号采用的 量化步长不一定相同，嵌入的比特数豳也不一定相同。 首先对载体b m p 图像进行分块，每个8 8 分块做二维d c t 变换，得到 d c t 域的系数。若嵌入信息后含密图像不进行压缩，那么分块中的每个d c t 系数可以嵌入多个比特信息。对每个d c t 系数块，设计两个8 8 矩阵：b ( b i t m u m ) 矩阵和s ( s t e p s i z e ) 矩阵，分别表示各个d c t 系数所嵌入信息的 比特数和采取的量化步长。这两个矩阵在收发端事先确定好，以实现盲提取。 经过多次实验，本文认为矩阵如下取值时性能较好，即d c 系数嵌入4 比 特信息，量化步长为2 o ，么c f l ，2 嵌入3 比特信息，量化步长为2 。o ，么c ( 1 ，5 嵌入2 比特信息，量化步长为2 5 ，等等。直流系数可承受的变化范围比较大， 而且改变直流系数也具有较强的鲁棒性；中频系数一直被认为是嵌入信息的最 佳位置，比高频系数嵌入更多比特也有利于增强鲁棒性。 霆= 2 2 2 3 2 2 2 2 s 一 2 。0 2 o 2 o 2 。o 2 5 2 5 2 5 2 5 例如，某8 8 分块做二维d c t 变换后得到的系数厂如下所示。嵌入该分 块的秘密信息序列为【1 0 0 l0 0 0l l lo l l0 0o ll lo l0 ll o l0 10 00 0l o0 l l o l0 ll llo lo lllo ol oo o ol ol ol o1 0o lll0 0l oo lll1 01 0llo ll ol o0 0 0 00 01 l0 l1 00 10 l0 00 00 0 “1 0l ollo l11 1l0 1 1l1 00 00 00 0 】。 2 0 5 5 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5，5 2 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 o 5 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 o o 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 o o o 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 第二章以彩色8 m p 图像为载体的信息隐藏算法 钆= 鬈+ 3 矿c 2 + 5 x + 2矿2 鬈+ 4 o 2 彭+ 5 k + l2 m 蕊c 2 j 2 k 矿秽 s 已门b 嚣4 翻2 72 至5 阶h i l b e r t 黼线 采用z i g z a g 以及h i l b e r t 顺序扫描各8 8 分块的示意图见图2 8 。 实验证明，在n l m b r d m 算法中采用h i i b e 代扫描比用z i g z a g 扫描得到的 性能更好，因此本文算法最终采用h i l b e 曩扫描方式，嵌入和提取过程如下： i 图像x 3 的r 、g 、b 分量各分成8x8 分块，并做二维d c t 变换； i i 对r 分量瑶。v 以分块为单位用h i l b e r t 曲线扫描，然后扫描g 分量瑶。 ， 籽分量。_ ，通过组合得到一个d c t 序列8 【m 郴g ) 】= 【彳，石，厂m x n ，8 x 8 ) 】， 其中f 为8x8 分块； 2 4 ，二 式 ，二 l i k 筋5 心筋h ；2 互 第二章以彩色b m p 图像为载体的信息隐藏算法 7，一7厂_7厂7 。刀 y 。) 。1 y ) ( 彳 y 。 么。么一么- 么 1 illl j lljj 广 广1 1 l _ 1 _ jl ll _ 1r1 il lj l jj f _ r jl 广11 一j lill ( a ) z i g z 神描 ) l 曲c 胡描 图2 8z j g z a g 和h i b e r t 扫描示意图 i i i 厂序列中第一个分块采用n l m b d m 算法的固定参数嵌入信息，经二 维d c t 反变换，u i n t 8 取整运算得到嵌入信息后的分块五万进行d c t 变 换得到系数q ，将c 1 代入( 式2 7 ) 确定下一分块厶的b 矩阵局和s 矩阵s ； i v 根据( 式2 5 ) 和参数马，s 向l ，；分块中嵌入信息，经二维d c t 反变 换，u i n t 8 取整运算得到嵌入信息后的分块厶，；进行d c t 变换得到系数 岛，将岛代入( 式2 7 ) 确定下一分块五的b 矩阵职和s 矩阵& ； v 重复第i v 步直至厂序列所有分块都已嵌入信息或秘密信息已全部处理 。二三， 兀； v i 各个嵌入信息后的分块f 组成嵌入信息后的序列厂，通过逆h i l b e i r t 扫描得到嵌入信息后的图像肭，； v i i 提取过程：接收端收到含密图像五，。惴，首先将r 、g 、b 分量分为 8 8 分块，并做d c t 变换，对r 分量x 0 。以分块为单位用m l b e r t 曲线扫描， 然后扫描g 分量。 ，b 分量硝。，组合得到d c t 序列厂8 【m n ，( 8 8 ) 1 = 厂l ，厂2 ，m x n ( 8 x 8 ) 】，其中厂，为8 8 分块；从厂i 中按照n l m b d m 算法的 固定参数矩阵提取信息m - ，并由厂1 按( 式2 7 ) 确定下一分块厂，的b 矩阵b ：和 s 矩阵s ：，然后根据( 式2 6 ) 从厂，中提取信息肌z ，根据( 式2 7 ) 确定下一 分块厂，的b 矩阵b ，和s 矩阵s ，依此类推直至厂序列所有分块的信息都已提 取完毕或已经达到秘密信息的长度，所有聊，组合即得到提取信息聊。 2 3 5 基于w a t s o n 感知模型的非线性多比特合理抖动调制算法 为了使信息隐藏算法更符合人类的视觉规律，本文对基于d c t 域抖动调制 的算法做了进一步改进，将w a t s o n 感知模型引入到算法中。 w a t s o n 感知模型( 1 9 9 3 ) 是目前被广泛使用的人类视觉感知模型，它可以 衡量d c t 域的系数变化对人类视觉感知的影响，其指标主要包括敏感度 2 5 第二章以彩色8 m p 图像为载体的信息隐藏算法 ( s e n s i t i v i t y ) 、亮度掩蔽( 1 姗i n a n c em a s k i n g ) 、对比度掩蔽( c o n t r a s tm a s k i n g ) 和w a t s o n 距离( w a t s o nd i s t a n c e ) 等4 个部分。 敏感度主要描述在没有任何掩蔽噪声的情况下，可被察觉鲍d c t 系数变化 的最小幅度，即产生一个单位最小可感知距离j n d ( j u s tn o t i c e a b l ed i s t a n c e ) 的系数变化值。这个值越小说明人眼对该频率越敏感。对于实际的图像，其系 数的敏感度与很多参数有关，如图像的分辨率，观察者对图像的