【正文】 深 圳 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）　　題目: 基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù) 　　姓名: 江宣霖 　　專業(yè): 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院: 計算機(jī)與軟件學(xué)院 學(xué)號: 2022130248 指導(dǎo)教師: 蔡茂國 職稱： 教授 2022 年 5 月 7 日深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文—基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù)第 1 頁 共 31 頁深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） ，題目《基于 DCT變換的圖像信息隱藏技術(shù)》 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。除此之外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果。　　　　　　　　　　　　 畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：　　 日期： 年 月 日深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文—基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù)第 2 頁 共 31 頁目錄1：引言 .............................................................31．1：圖像信息壓縮、隱藏技術(shù)研究背景和研究意義 ....................32．1：信息隱藏的發(fā)展歷程以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................41．3：本論文研究內(nèi)容 ..............................................61．4：論文結(jié)構(gòu)、內(nèi)容介紹 ..........................................72 ：圖像的分塊 DCT 變換 ..............................................72．1：圖像信息隱藏技術(shù)的綜述、分類 ................................72．2：離散余弦變換（DCT 變換）圖像信息隱藏 ........................82．3：離散余弦變換（DCT）的定義 ...................................82. 4: 圖像的 DCT 變換 .............................................83 ：系統(tǒng)的實現(xiàn) .....................................................103．1：圖像信息隱藏系統(tǒng)的介紹 .....................................103．2：各個模塊功能的實現(xiàn)以及它們的部分說明 .......................103．：圖像的顯示 .............................................113．：圖像的分塊 DCT 變換 .....................................113．：DCT 分塊系數(shù)的量化 ......................................143．：重要系數(shù)的分層編碼 .....................................163．：圖像信息隱藏（低位） ...................................193．：隱藏圖像的恢復(fù) .........................................203．：提取隱藏圖像隱藏位 .................................203．：恢復(fù)隱藏圖像系數(shù) ...................................213．：反量化 .............................................223．：分塊逆 DCT 變換 .....................................224．：運(yùn)行結(jié)果 ....................................................234．1: 隱藏效果 .................................................234．2：提取隱藏圖像效果 .........................................255：結(jié)束語 ........................................................26【Abstract】 .......................................................29【keywords】 .......................................................29深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文—基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù)第 3 頁 共 31 頁基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù)計算機(jī)與軟件學(xué)院 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 江宣霖學(xué)號：2022130248【摘要】論文主要實現(xiàn)了基于 DCT 變換的圖像信息隱藏算法。論文首先將待隱藏圖像， 進(jìn)行8x8 的分塊，然后對 8x8 的分 塊圖像進(jìn)行 DCT 變換、量化以及重要系數(shù)的分層編碼。打開前景圖像，選擇前景圖像的低位（ 最低位，次低位，倒數(shù)第 3 位，甚至倒數(shù)第 4 位），將已 進(jìn)行DCT 變換、量化和分層編碼后的 壓縮圖像編碼序列，嵌入其中。嵌入的圖像編碼序列長度，由前景圖像的大小以及恢復(fù)后的圖像質(zhì)量決定，一般取前景圖像位平面位數(shù)的個數(shù)為宜?；謴?fù)隱藏圖像時，從隱藏圖像的 對應(yīng)位中，取出 圖像 DCT 壓縮編碼 序列，并做重要系統(tǒng)分層解碼、反量化以及 DCT 反變換，最后恢復(fù)出被隱藏圖像，并顯示在屏幕上。【關(guān)鍵詞】DCT 變換；圖像；信息隱藏；量化；分層編碼1：引言1．1：圖像信息壓縮、隱藏技術(shù)研究背景和研究意義圖像信息隱藏技術(shù)的研究意義[10]信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人們給予信息安全越來越多的關(guān)注。在保密通信過程中，信息的發(fā)送者往往只希望信息接受者能收到通信的內(nèi)容，即希望保證通信內(nèi)容的秘密性。密碼學(xué)的加密技術(shù)已為人們所熟悉，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。加密技術(shù)通過設(shè)置密鑰，沒有密鑰的第三方不能理解通信的內(nèi)容。但它是一個將文明轉(zhuǎn)換為密文的過程，保護(hù)信息內(nèi)容的同時暴露了通信這一事實的存在，易于引起攻擊者的注意和破解的欲望，也能成功地攔截秘密信息或干擾通信的進(jìn)行。因此，密碼學(xué)只能保護(hù)傳輸中的內(nèi)容，具有一定的局限性。[7]而信息隱藏技術(shù)是把秘密信息嵌入到它不容易引起懷疑的一般數(shù)據(jù)文件中，然后再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。與傳統(tǒng)加密處理后的數(shù)據(jù)文件相比，偽裝后的秘密信息文件并不是一堆亂碼，而是和其他非秘密數(shù)據(jù)文件一樣，所以十分容易躲過非法攔截者。例如，將秘密信息（如圖像、文字、聲音等）隱藏在公開的圖像中，然后再傳遞出去，而嵌入了秘密信息的圖像和原始圖像看上去一樣，因而十分容易躲過非法攻擊者的注意。即信息隱藏技術(shù)不僅保護(hù)了通信中的內(nèi)容，更重要的是隱藏通信這一過程的存在，從而避開攻擊者。[7]信息隱藏技術(shù)如同生物學(xué)上的保護(hù)色，巧妙地將自己偽裝在環(huán)境中。如果將要保密的數(shù)字信息隱藏在不容易引起注意的數(shù)字圖像中，信息的傳遞就會更加安全，甚至可以避開蓄意攻擊行為，而且隱藏的信息量較大。在網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的今天，信息隱藏技術(shù)更具現(xiàn)實意義。雖然信息隱藏技術(shù)不可以替代密碼學(xué)中的加密技術(shù)，但可以將加密技術(shù)融合到信息隱藏技術(shù)中來，與經(jīng)典隱藏算法相結(jié)合，使整個信息隱藏過程達(dá)到理論上的最高安全級別。因此，基于算法的隱蔽通信研究具有現(xiàn)實意義。深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文—基于 DCT 變換的圖像信息隱藏技術(shù)第 4 頁 共 31 頁1．2：信息隱藏的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[9]從學(xué)術(shù)研究的角度，信息隱藏技術(shù)作為一個應(yīng)用廣泛的研究課題，涉及了圖像信息處理，多媒體技術(shù)、模式識別、密碼學(xué)、數(shù)字通訊等多個學(xué)科領(lǐng)域，吸引了各種的不同研究背景的學(xué)者投入到這一課題的研究中。當(dāng)然這些也是由于信息隱藏技術(shù)具有巨大的潛在市場所決定的。當(dāng)前，越來越多的研究者認(rèn)識到了信息隱藏與分析技術(shù)的重要性。許多國家和地區(qū)在此領(lǐng)域開展了系統(tǒng)、深入的研究工作。在美國國防部、美國空軍實驗室、海軍實驗室、國家安全局等機(jī)構(gòu)的資助下，美國的一些高等學(xué)校、研究團(tuán)體先后開展這一方向的研究。公開資料顯示，德國、Et 本、印度、加拿大、芬蘭等國也開展了這一方向的研究。隨著信息隱藏技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字隱寫工具的實用化，信息隱藏通信將成為通信網(wǎng)絡(luò)中基本的信息安全手段之一。由于內(nèi)嵌數(shù)據(jù)具有很高的機(jī)密許多著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)投入相當(dāng)大的人力物力，包括美國的麻省理工學(xué)院、Purdue 大學(xué)、瑞士洛桑聯(lián)邦工技院等等，并取得一定的成果。二十世紀(jì) 90 年代以來，出于知識產(chǎn)權(quán)和信息安全的需求，國內(nèi)外開始對信息隱藏技術(shù)給予了高度重視，并投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。為了方便交流，1996 年 5 月，國際第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)討論會在英國召開，對信息隱藏部分引文術(shù)語和學(xué)科分支進(jìn)行了統(tǒng)一和規(guī)范，標(biāo)著著一門新興的交叉學(xué)科：信息隱藏學(xué)正式誕生。 1998 年以來《IEEE 圖像處理》 、 《IEEE 通訊選題》 、 《IEEE 消費(fèi)電子學(xué)》等許多多級重要期刊都組織了信息隱藏的技術(shù)?？?qū)ｎ}新聞報道。由于有大公司的介入和軍方以及財政部的支持，該技術(shù)研究的發(fā)展速度非?？?。1998年，美國政府報告中出現(xiàn)了第一份有關(guān)圖像數(shù)據(jù)隱藏的報告。目前，已支持或開戰(zhàn)信息隱藏研究的機(jī)構(gòu)既有政府部門，也有大學(xué)和社會企業(yè)，它們包括美國財政部、美國版權(quán)工作組、美國美軍研究院、美軍陸軍研究室、德國國家信息技術(shù)研究中心，日本 BTT 信息與通訊研究中心、麻省理工學(xué)院伊利諾斯大學(xué)。明尼蘇達(dá)大學(xué)，劍橋大學(xué)，IBM 公司，微軟公司劍橋研究院等等。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)看，國際上在信息隱藏方面的研究已經(jīng)取得了一定的成績。從 1996年以后提出了一些成功的隱寫算法，還出現(xiàn)了一些在前面講到的隱寫軟件。隱寫的安全性一直是研究者關(guān)注的重要問題，一些隱寫分析方法要求無限的計算能力和關(guān)于載體的詳細(xì)統(tǒng)計知識，著往往不現(xiàn)實，于是人們提出了使用的隱寫安全性概念。最多可嵌入多少信息而不會導(dǎo)致可檢測性是另一個重要的問題。在國內(nèi)，以數(shù)字水印為代表的信息隱藏技術(shù)雖起步較晚，但發(fā)展很快，已經(jīng)有低昂當(dāng)一批有實力的科研人員和機(jī)構(gòu)投入到這一領(lǐng)域中，1999 年 12 月，我國信息安全領(lǐng)域與有關(guān)的研究單位聯(lián)合發(fā)起并組織召開了第一屆全國信息隱藏學(xué)術(shù)研討會。此外全國網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)研討會、中國可信計算與信息安全學(xué)術(shù)會。全國圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議等各類學(xué)術(shù)研討會都涉及到信息隱藏。各類研討會總結(jié)、交流近年來關(guān)于信息隱藏的先進(jìn)技術(shù)和重大應(yīng)用，研討具有創(chuàng)新意義的研究方法、前沿動態(tài)及發(fā)展趨勢。目前隱藏信息的檢測技術(shù)大致可以分為 3 類：標(biāo)識特征法、統(tǒng)計檢測方法和通用檢測方法。標(biāo)識特征法 檢測信息隱寫算法或工具軟件產(chǎn)生的標(biāo)識特征，實現(xiàn)隱藏信息的檢測。標(biāo)識特征檢測法只適用于已知的算法和工具，對于未知的信息隱藏算法將不能奏效。深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文—基于 DCT