开题报告-二值图像隐藏分析技术的研究与实现

1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：电子与计算机科学技术学院计算机科学与技术系专 业：计算机科学与技术设 计 题 目：二值图像隐藏分析技术的研究与实现指导教师: 2011年3月5日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题选题的目的及意义随着数字扫描仪和数码相机等产品的日益普及和大量数据存储介质的价格越来越低廉，数字图像的用途也变得日益广泛，实现数字图像的使用范围已经涵盖了艺术珍品、电子图书、银行支票、工程图纸、医学图像等许多方面，根据各自不同的用途，所有这些数据都需要一种可靠的

2、方法进行版权保护、拷贝控制、完整性认证、匿名处理等。另外，由于数字图像的普及性以及在图像数据中含有大量的冗余信息，所以数字图像成为人们进行隐秘通信的首选隐秘载体。为此目的目前已经提出了一系列的数字水印和信息隐藏技术，但这些主要都是针对彩色图像和灰度图像的，因为对这类图像的某些像素的灰度值货颜色值进行微小的修改不会引起视觉可以察知的失真。例如，给定一幅彩色图像，一种简单的信息隐藏方法是替换每个像素最不重要位。由于这种方法不会使图像质量有明显的下降，所以许多使用的软件包都采用了最不重要的位替换技术。如今，人们沟通与交流的手段也越来越依赖于多媒体技术，故而多媒体技术尤其是数字图像技术在经济发展和日常

3、生活中扮演着越来越重要的角色。同时，由于其价值的凸现，对多媒体的篡改和攻击也越来越多，因此对多媒体信息的保护与认证越来越引起人们的关注。信息隐藏技术（包括数字水印）是其中常用的方法和手段1-3。二、国内外研究现状当前，越来越多的研究者认识到了信息与分析技术的重要性，许多国家和地区在此领域开展了系统、深入的研究工作。在美国国防部、美国空军实验室、海军实验室、国家安全局等机构的资助下，美国的一些高等学校、研究团体先后开展着一方向的研究。公开资料显示，德国、日本、印度、加拿大、芬兰等国家也开展了这一方向的研究4。另外，在隐写分析算法的研究基础上，目前已出现了一些隐写分析工具可检测判别隐写软件，如Pr

4、ovos研制的Stegdetect能较可靠地检测JPEG图像中是否含有用Jsteg，JPHide和OutGuess等工具嵌入的消息，并同时输出各种工具被使用的可能性的一个判断结果。Wetstone Technologies公司开发了隐写分析软件StegoWatch和Gargoyle。StegoWatch可用于处理一组文件，判断其中含有隐藏消息的概率，并分析可能使用的隐写工具。Gargoyle可用来分析计算机中存在哪些隐写工具5,6。时至今日，隐写分析的研究仍主要集中在隐藏信息的存在性检测和隐藏数据量的估计方面，对于隐藏信息提取技术的研究尚十分薄弱。目前关于隐藏信息提取技术公开的工作和文献还非常

5、少。早期的某些隐写软件是利用文件格式的预留位隐藏信息，如Hide2Bmp v1.0a，Masker v7.0.2，或直接将消息隐藏附加于文件的尾部，如Hiderman。对于这种隐写软件可通过对比使用软件嵌入消息前后的载体和载密对象的差异，找出消息嵌入的位置，或消息嵌入的起止标记来提取消息，如隐写分析工具Stegspy2.17。Chandramouli曾对基于扩频通信的隐写术，采用盲原分离的方法就一种特殊情况给出了一种恢复隐藏信息技术。他考察的情况是同一消息使用同一载体发送了两次，前后两次的差别仅在于嵌入消息时所用的强度因子不同。2004年Fridrich等将区分载体与载密图像的检测思想用于区分

6、真伪隐写密钥，利用卡方检测对基于JPEG图像的随机LSB隐写算法（如F5，Outguess），给出了一种寻找隐写密钥的方法。2005年她又将该方法推广为通用模型并应用到图像空域随机LSB隐写算法的密钥恢复。另外，Chandramouli和他的学生Trivedi还针对基于扩频通信的连续隐写信息研究了提取方法，连续隐写信息的密钥可看成是消息嵌入的起点，他们利用序贯概率比检验判断随机序列突变点的思想，对多种情况给出了估计连续隐写信息嵌入起点的方法8,9。三、信息隐藏的概述 1、信息隐藏的概念信息隐藏是利用人类感官系统的不敏感，将秘密信息或水印信息与某种方式隐藏在特定的载体中，使之不被发觉或不易被注意

7、到的技术。广义的信息隐藏技术包括隐写术、数字水印、数字指纹、隐蔽信道、阈下信道、低截获概率通信和匿名通信等等，狭义的信息隐藏通常指隐写术、数字水印以及数字指纹10。2、信息隐藏的原因信息之所以能够隐藏在多媒体数据中式因为11：1、多媒体信息本身存在很大的冗余性。2、人眼或人耳本身对某些信息具有一定的掩蔽效应。信息隐蔽其目的不在于限制正常的资料存取，而在于保证隐藏数据不被侵犯和发现，同时起到对载体本身的保护和认证。因此，信息隐藏技术必须要考虑到正常的信息处理操作所造成的威胁，既要使嵌入的秘密信息对正常的数据操作技术具有免疫能力。3、信息隐藏的特性一般而言，信息隐藏的特性和要求如下12,13：1、

8、不可知性（imperceptivity）:利用人类视觉系统（图像、视频等）或人类听觉系统（音频等）特性，经过一系列隐藏处理，使载体没有明显的降质现象，而秘密信息却无法人为地看见或听见。2、鲁棒性（robustness）：指不因载体通过某种常用信号处理操作而导致秘密信息丢失的能力。3、安全性（security）:指隐藏算法有较强的抗恶意攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击。4、不可检测性（undelectability）：指隐藏信息与载体需要具有一致的特性，以便使攻击者无法判断载体中是否有秘密信息。5、嵌入量（capacity）：载体中应能隐藏尽可能多的信息。这些要求有些事相互矛盾和制约

9、的，如在保证不可感知的条件下，隐藏的信息越多，鲁棒性就越差。事实上，在具体的信息隐藏算法中都会涉及到不可感知性、鲁棒性和嵌入量三者之间的平衡，通常需要折中考虑以使算法根据不同的应用与需要达到尽可能好的综合性能。四、二值图像的概述 1、二值图像的概念二值图像即是黑白图像，其每个像素点只用1个比特表示，要么是1，要么是0，“0”代表黑，“1”代表白。由于其存储简单、结构紧凑，二值图像在现代社会中有着较为广泛的用途，如数据传真、条码识别、文档资料、黑白漫画、印刷业等等，很多的重要资料也以二值图像形式进行保存，因此，二值图像的信息隐藏的研究有其重要的价值。2、二值图像的算法二值图像只有“0”和“1”

10、两个像素值，因此如果只是简单地修改它的像素，从0到1或从1到0，都会引起比较大的失真，所以基于二值图像的信息隐藏式一个很有挑战性的问题，为了不引起显著的视觉失真，二值图像的信息隐藏算法一般都将秘密信息嵌入在图像中物体的边缘部分，这使得二值图像信息隐藏算法一般都是空间域算法14,15。参考文献：1桑林,郝建军,刘丹谱编.数字通信.北京:北京邮电大学出版社,20022蒋天发.网络信息安全及数字水印技术的研究.武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2003,27（6）:8268283Lee C H,Lee H K,Suh Y G.Image watermarking resistant to com

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12、聪,叶俊民,许凯华.具有抗几何攻击能力的盲数字图像水印算法.计算机学报,2007,30（3）:4744817刘九芬,黄达人,胡军全.数字水印中的正交小波基.电子与信息学报,2003,25(4)：4534598Gonzalez.C,Wintz.P.Digital Image Processing.Addition Wesley Publishing Co/IEEE press, 19879何淼,蒋天发.置乱技术在数字水印系统中的应用研究.电脑与信息技术,2007,15(3):333610刘芳,贾云得.一种新的Arnold反变换在数字水印中的应用.第十二届全国图像图形学学术会议论文集.北京:中国图

13、像图形学学会,2005,17217511丁玮,闫伟齐,齐东旭.基于Arnold 变换的数字图像置乱技术计算机辅助设计与图形学学报,2001,13(4):33834112Amano T,Misaki D.Feature calibration method of watermarking of document imagesC.In: 5th Intl Conf on Document Analysis and Recognition,1999,919413蒋建春,文伟凡编.计算机网络信息安全理论与实践教程.陕西省西安:西安电子科技大学出版社,2005.914 Michael Halvorson

14、 .Microsoft Visual Basic 2005 step by step .2001.17534015貊猛,郭鑫编.计算机安全取证技术研究.西安邮电学院学报,2007,(03):45邢钧.浅谈、计算机取证技术及存在的困难;中国人民公安大学学报(自然科学版);2003年06期 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题要研究或解决的问题信息隐藏其基本思想是利用载体中的冗余信息来嵌入秘密饿要求和热值图像的特殊性信息，一般信息隐藏算法的研究大都围绕不可感知性、鲁棒性、嵌入量来展开，一般而言，在秘密信息嵌入载体的过程中，往往要修改载体的部分信息，因此如果能够修改较少的载体信息而嵌入较多的秘密信息，在一定程度上便可达到较好的不可感知性、较强的鲁棒性、较大的嵌入量，也即，要保证算法有较高的嵌入效率单位修改所能隐藏的秘密信息。1、掌握数据隐藏的基本理论和知识；2、对目前常用数据隐藏进行调研和总结,着重研究基于二值图像的特征和隐写的基本技术和方法；3、设计基于分块的隐写数据隐藏的实现算法，进行实验验证和讨论；4、编写该算法的实现代码。二、本课题的研究手段信息隐藏算法和二值图像的特殊性，使得研究方向要集中在信息隐藏算法中嵌入效率的提高以及编码方法在二值图像信息隐藏中的应用。工作要求如下：1、学习MAT