图像信息隐藏技术基本原理及模型构建论文

　　Information Hiding，也就是信息隐藏，将在未来网络中保护信息不受破坏方面起到重要作用，信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。信息隐藏的方法主要有隐写术、数字水印技术、可视密码、潜信道、隐匿协议等。以下是学习啦小编今天为大家精心准备的：图像信息隐藏技术基本原理及模型构建相关论文。内容仅供阅读与参考!

　　图像信息隐藏技术基本原理及模型构建全文如下：

　　一、 数字水印基本原理

　　1、水印嵌入过程

　　给定一N×N的图像，其亮度为x[n]=x[n，n]，0≤n

　　用一具有密钥K的伪随机序列发生器产生伪随机信号s[k]。把b[k]与s[k]按逐个像素的方式相乘，扩频后的信号再与一知觉掩蔽信号[k]相乘，其基本目的是为了在保持对图像修改的不可见性的前提下，使水印能量尽可能大。基于考虑到人类视觉系统(HVS)的频率掩蔽特性的知觉模型，通过对原始图像的知觉分析得到[k]。把水印信号W[k]加入原始图像X[k]，就得到嵌入水印的图像Y[k]=X[k]+W[k]，整个嵌入过程见图1-1。

　　2、水印验证过程

　　水印验证包括水印检测和水印提取两部分，如图1-2所示。

　　给定图像z[n]，对其作每个像素块大小为8×8的DCT变换得到Z[k]。首先用一个水印检测器判定Z[k]中是否含有水印;如果有的话，再用水印解码器估计消息M。对每个过程，由Z[k]计算一组充分统计。在验证过程不利用原始图像，我们把原始图像看作加性噪声。事实上，我们是利用普通图像的DCT系数的统计模型解析得到合适的充分性统计。这些模型的参数值事先给定或由Z[k]自适应估计。为了能计算充分统计，还必须知道水印嵌入过程所使用的伪随机信号s[k]和知觉掩蔽信号α[k]。由于没有原始图像可利用，在验证过程是无法精确知道知觉掩蔽信号的，但如果水印引入的知觉失真足够低，那么仍可采用与水印嵌入过程完全相同的知觉分析从Z[k]得到知觉掩蔽信号的好的估计。一旦计算出充分统计，水印检测器比较二值假设检验的对数似然函数值和阈值η后作出判定。水印解码的充分统计经过一解码器，得到消息M的估计。

　　3、水印检测

　　数学上，水印检测问题可看作为二值假设检验：

　　H1：Y[k]=X[k]+W[k]

　　H0：Y[k]=X[k]

　　其中X[k]为原始图像，W[k]是由密钥K产生的水印。假设H意指Y[k]中包含由密钥K产生的水印，H意指Y[k]中不包含由密钥K产生的水印(但也许包含由其他密钥产生的水印)。在设计检测器时必须考虑码字向量b的值的不确定性。最优ML判定规则为

　　∧(Y)H1>η, ∧(Y)H2<η

　　其中η为判定阈值，∧(Y)是似然函数

　　若假定原始图像X[K]的系数满足广义Ganssian模型，则对数似然函数具有如下形式：

　　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]是系数X[K]的广义Gaussian pdf的参数β，特别地，若水印中没有隐藏信息，若水印中没有隐藏信息，换言之，只有一个脉冲(N=1)且有一个已知值b1=1调制，则似然函数为

　　L(Y)= ∑β[K]c[k]( Y[k]|c[k]-| Y[K]- α[k]S[k]|c[k])

　　二、 信息隐藏的应用领域

　　目前信息隐藏技术在信息安全的各个领域中所发挥的作用系统地总结为五个方面：

　　1 数据保密

　　在因特网上传输一些数据要防止非授权用户截获并使用，这是网络安全的一个重要内容。随着经济的全球化，这一点不仅将涉及政治、军事，还将涉及到商业、金融和个人隐私。而我们可以通过使用信息隐藏技术来保护在网上交流的信息，如：电子商务中的敏感信息、谈判双方的秘密协议和合同、网上银行交易中的敏感数据信息、重要文件的数字签名和个人隐私等。另外，还可以对一些不愿为别人所知道的内容使用信息隐藏的方式进行隐藏存储。

　　2 数据的不可抵赖性

　　在网上交易中，交易双方的任何一方不能抵赖自己曾经做出的行为，也不能否认曾经接收到对方的信息，这是交易系统中的一个重要环节。这可以使用信息隐藏技术中水印技术，在交易体系的任何一方发送或接收信息时，将各自的特征标记以水印的形式加入到传递的信息中，这种水印应是不能被去除的，以达到确认其行为的目的。

　　3 数字作品的版权保护

　　版权保护是信息隐藏技术中的水印技术所试图解决的一个重要问题。随着网络和数字技术的快速普及，通过网络向人们提供的数字服务也会越来越多，如数字图书馆、数字图书出版、数字电视、数字新闻等。这些服务提供的都是数字作品，数字作品具有易修改、易复制的特点，当今就已经成为迫切需要解决的实际问题。数字水印技术可以成为解决此难题的一种方案：服务提供商在向用户发放作品的同时，将双方的信息代码以水印的形式隐藏在作品中，这种水印从理论上讲应该是不被破坏的。当发现数字作品在非法传播时，可以通过提取出的水印代码追查非法散播者。

　　4 防伪

　　商务活动中的各种票据的防伪也是信息隐藏技术可以用武之地。在数字票据中隐藏的水印经过打印后仍然存在，可以通过再扫描回数字形式，提取防伪水印，已证实票据的真实性。

　　5 数据的完整性

　　对于数据完整性的验证是要确认数据在网上传输或存储过程中并没有被窜改。通过使用脆弱水印技术保护的媒体一旦被窜改就会破坏水印，从而很容易被识别。

　　三、 信息隐藏的未来发展

　　经过多年的努力，信息隐藏技术的研究已经取得了很大进展，国际上先进的信息隐藏技术现已能做到：使隐藏有其它信息的信息不但能经受人的感觉检测和仪器设备的检测，而且还能抵抗各种人为地蓄意攻击。但总的来说，信息隐藏技术尚未发展到完善得可实用的阶段，仍有不少技术性问题需要解决。同时，水印验证体系的建立、法律的保护等因素也是信息隐藏技术在迈向实用化中不可缺少的应用环境。

　　另外，信息隐藏技术发展到今天，还没有找到自己的理论依据，没有形成理论体系。目前，随着技术的不断提高，对理论指导的期待已经越来越迫切，特别是在一些关键问题难以解决的时候，比如，计算机一个数字媒体或文件所能隐藏的最大安全信息量等。目前，使用密码加密仍是网络上主要的信息安全传输手段，信息隐藏技术在理论研究、技术成熟度和实用性方面都无法与之相比，但它潜

　　在的价值是无法估量的，特别是在迫切需要解决的版权保护等方面，可以说是根本无法被代替的，相信其必将在未来的信息安全体系中发挥重要作用。

　　参考文献：

　　[1] 赖茂生.计算机情报检索. 北京大学出版社，1994

　　[2] 秦拴狮.因特网上的传统情报检索.情报理论与实践，2000(5)

　　[3] 张悦校.信息与情报涵义辨析.情报学报，1998(6)