【正文】 2(c os2 )12(c os),()()(),( Mp Nq N qnM pmqpFqapanmf ?? 式（ 316） 其中 1,1,0。它是一種實(shí)數(shù)域變換，變換核為實(shí)數(shù)的余弦函數(shù)。基于變換域信息隱藏技術(shù)算法主要有 擴(kuò)頻隱藏、 離散余弦變換（ DCT） 隱藏、小波 變換（ DWT）隱藏技術(shù)等 。由圖 和圖 可知，用 LHA算法嵌入秘密信息后，含有秘密信息的圖像與原始載體圖像的灰度直方圖幾乎沒有差異，灰度直方圖差的絕對值基本控制在 15 以內(nèi)，差別非常小，所以基于直方圖的分析方法是無法察覺出有密寫行為的。因?yàn)樽罱K的 25510 , xxx ? 必須滿足條件 254,.. .,2,1,002552550?????tgxgxxtt 所以要進(jìn)一步處理。 )(j jj ggggd 式（ 310） 用來描述直方圖的變化程度， d 是 25510 , xxx ? 的函數(shù)，最后求出 25510 , xxx ?使 d 達(dá)到最小。139。254 xggg ??? 式（ 36） )( 25425439。假設(shè)原始圖像中灰度值為 j 的像素共有 jf 個，其中有 jg 個像素與欲嵌入的秘密比特不同而需要加 1 或減 1，如果 jx 個像素的灰度值被減 1，則有 jj xg ? 個像素的灰度值需要被加 1，那么新產(chǎn)生的灰度值為 j 的像素為 ： )( 11139。 end 提取出來的試驗(yàn)結(jié)果如圖 所示。 row=ceil（ value/l_cover） 。state39。 1) 將得到的隱藏有秘密信息的十進(jìn)制像素值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如圖 所示。 a 載體圖像 b 秘密信息圖像 圖 載體圖像與秘密信息圖像 采用 LSB 嵌入算法將圖 中的秘密信息圖像嵌入到載體圖像中，所得到的試驗(yàn)結(jié)果，如圖 。 if col==0 col=l_cover。 randno=randperm（ r_cover*l_cover） 。 3) 將 得到的含秘密信息的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制像素值，從而獲得含秘密信息的圖像，如圖 所示。 1) 將原始載體圖像的 空域像素值由十進(jìn)制轉(zhuǎn)換到二進(jìn)制表示，以 33? 大小的塊圖像為例（見圖 ）。 如果用 8 比特的二進(jìn)制來表示灰度圖像的每一個像素值，所有像素的最低有效位構(gòu)成的位平面顯現(xiàn)隨機(jī)特性，而且改變最低位不會對視覺效果產(chǎn)生明顯的影響，因此可以考慮用秘密信息的比特位直接代替載體圖像的最低位。本節(jié)將著重研究 LSB 算法及其改進(jìn)算法 ——最小直方圖失真（ LHA）算法。 a 提取出的秘密信息圖像 b 原始秘密信息圖像 圖 正確密鑰提取出來的秘密信息 a 提取出的秘密信息圖像 b 原始秘密信息圖像 圖 錯誤密鑰提取出來的信息 密鑰 K1 明文 M 加密 密文 C 解密 密鑰 K2 正確明文 M 錯誤明文 K2=K1 K2? K1 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 基于空間域的信息隱藏算法 圖像空間域信息隱藏技術(shù)，顧名思義就是將秘密信息嵌入到載體圖像的空間域中，即對載體圖像像素值進(jìn)行變換加以隱藏信息。 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 13 圖 對稱密鑰系統(tǒng)基本模型 上述對稱密鑰 基本模型中，明文 ),( 21 LmmmM ，?? 為分組長度為 L的序列，密文 ),( 21 LcccC ?? 為分組長度為 L的序列 ,加解密過程由密鑰 ),( 21 rkkkK ??控制。記明文空間和密文空間為 LF2 （ 明文與密文分組的長度均為 L），密鑰空間為 KS （ KS 是的 rF2 子集， r 為密鑰長度） 。 3) 密鑰：加密與解密算法的參數(shù)，直接影響對明文進(jìn)行變換的結(jié)果。對稱算法的安全性依賴于密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進(jìn)行加密解密。在整幅圖像中隨機(jī)選擇嵌入位將秘密信息嵌入，而隨機(jī)序列的種子就可以視為密鑰。 a 原圖像 b 嵌入秘密信息后 有明顯分界線的 圖像 圖 順序選擇 嵌入位 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 12 圖 偽隨機(jī)序列選擇 嵌入位 Krckhoffs 原則是信息安全領(lǐng)域里的一個基本原則，即系統(tǒng)的安全僅僅依賴于密鑰而不是安全算法。圖 是在順序選取像素點(diǎn)的情況下利用 LSB 空間域算法得到的效果（為了效果明顯，將原始圖像的 第 6比特位置為 0），仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)在圖像中隱藏有信息。在 不知道真實(shí) Seed 的情況下檢測 秘密信息就好比在不知道密鑰的情況下試探性地解密文件一樣，成功的幾率是可以忽略的。由于通過這種方法得到的隨機(jī)數(shù)序列并不能完全符合前而的定義，所以我們將其稱為偽隨機(jī)數(shù) （ Pseudo random number） 序列。于是人們便試圖利用計(jì)算工具與數(shù)學(xué)方法去快速、大規(guī)模地產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。 在自然界中確實(shí)擁有作為隨機(jī)數(shù)發(fā)生器能產(chǎn)生滿足這樣定義的現(xiàn)象與實(shí)例 ，如布朗運(yùn)動等。假設(shè)一個序列中的所有數(shù)字都符合這個要求，那么顯然其序列的隨機(jī)性能是良好的。目前信息隱藏技術(shù)的嵌入和 提取 的算法有很多，但歸結(jié)起來主要是 兩類典型 算法：空間域 算法和 變換域 算法。有上一章可知，一個信息隱藏系統(tǒng)的構(gòu)成包括密鑰系統(tǒng)、嵌入系統(tǒng)和提取系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章介紹了 圖像信息隱藏技術(shù)中的一些基本概念 ， 包括信息隱藏系統(tǒng)一般構(gòu)成的相關(guān)術(shù)語和信息隱藏技術(shù)的主要特性的一些術(shù)語，并介紹了信息隱藏系統(tǒng)的基本模型和信息隱藏技術(shù)系統(tǒng)在與傳統(tǒng)密碼學(xué)技術(shù)相結(jié) 合方向的分類。雖然這個協(xié)議在這種情形也可以工作 （ 知識特定的接收者才能解密出秘密信息，因?yàn)橹挥兴庞姓_的密鑰 ） ，但所有可能的接收者都試圖對每一個接收到的對象進(jìn)行解密。然而，如果加密方法產(chǎn)生外觀隨機(jī)的密文，則對手將沒有證據(jù)表明提出來的信息是否只是一些隨機(jī)的比特。 發(fā)送者用接收者的公鑰加密消息，得到一個“外觀隨機(jī)”的消息，并將它嵌入到接收者知道的信道 （ 對手 或敵方也可能知道 ） 中去，從而替代了每個通信過程所伴隨的某些“自然隨機(jī)性公我們假定加密算法和嵌入函數(shù)是大家都知道的。 公鑰信息隱藏利用這樣一個客觀事實(shí)，及隱藏系統(tǒng)里的解碼函數(shù) D 能適用于任何掩護(hù)信息 c，而不管它是否己經(jīng)包含秘密 （ 前面已經(jīng)提到 D 是一個作用于整個集合 C 的函數(shù) ） 。公鑰信息隱藏系統(tǒng)需要使用兩個密鑰 ： 一個私鑰和一個公用鑰。如果嵌入過程中使用的密鑰對接收者來說是已知的，則他就可逆向操作這個過程并提取秘密信息，而不知道這個密鑰的任何人都不可能得到被隱藏信息的證據(jù)。于是，無密鑰隱蔽通信系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)中是很不安全的。顯然，必須滿足 MC? 。 在學(xué)術(shù)界 ， 信息 隱藏 系統(tǒng) 從與密碼學(xué)結(jié)合的角度上看可以分為三種： 無密鑰信息隱藏系統(tǒng)、私鑰信息隱藏系統(tǒng)和公鑰信息隱藏系統(tǒng)。 5) 自恢復(fù)性。所謂改動包括 ： 傳輸過程南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 7 中的信道噪音、濾波操作、重采樣、剪 切、有損編碼壓縮、 D/A 或 A/D轉(zhuǎn)換等。 指含密信息與掩護(hù)信息具有一致的數(shù)學(xué)特性，如具有一致的統(tǒng)計(jì)噪聲分布等，使非法攔截者即使通過數(shù)據(jù)特性的數(shù)學(xué)分析也無法判斷是否有隱藏信息。包括不可見性 （ Invisibility） 和不可聽性（ In audibility） ，指利用人類視覺系統(tǒng)或人類聽覺系統(tǒng)屬性，經(jīng)過一系列信息隱藏技 術(shù)處理，含密信息必須沒有明顯的降質(zhì)現(xiàn)象，而隱藏的秘密信息無法人為地看 見或聽見，也即人的視覺或聽覺覺察不出掩護(hù)信息與含密信息的差別。 在這個系統(tǒng)構(gòu)成圖中，右端向下的虛線箭頭表示在從“含密信息”中提取秘密信息時(shí)，可能需要原始的掩護(hù)信息，這樣的嵌入算法通常稱為“非盲的嵌入算法 ” 或“非盲的隱寫方案 ”、 “非盲的提取 ”； 否則稱為“盲的嵌入算 法 ”、“ 盲提取算法”等等。 4) StegoKey（隱藏 密鑰 ）： 在 信息隱藏 處理的過程中可能需要使用附加的秘密數(shù)據(jù) （ secret data） 來增加秘密信息的安全性，這些附加的秘密數(shù)據(jù)即是 隱藏 密鑰。有時(shí)也統(tǒng)稱為“ 載體圖像 ” 。其中的數(shù)據(jù)類型（ datatype） 可以是任何的“文檔 ”、 “圖像 ”、 “聲音”及“視頻”等信息，現(xiàn)給出對應(yīng)的中文術(shù)語及解釋 ，在解釋中使用“信息”代替 datatype。 第二章 主要介紹 信息隱藏技術(shù)中的一些基本概念和基本模型，并介紹信息隱藏技術(shù)的主要特性，為后面的信息隱藏算法和信息隱藏抗攻擊特性的研究和分析奠定基礎(chǔ)。 在變換域中嵌入的隱藏信號能量可分布到空域的所有相素上，有利于保證 信息隱藏的 不可見性；其次，隱藏信息能夠 有效 抵抗各種 噪聲攻擊和 壓縮處理，因而安全性比較強(qiáng)。 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 4 小波變換是近幾年興起的一個嶄新的信號分析理論 ， 是一種新的可達(dá)到時(shí)域或頻域局部化的時(shí) —— 頻域分析方法，已在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 DCT 變換是有損圖像壓縮 JPEG 的核心。 變換域信息隱藏技術(shù) 基于變換域的信息隱藏技術(shù)主要是根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的頻域特性做相應(yīng)的計(jì)算以實(shí)現(xiàn)信息的隱藏。非法獲得者通過 RS 分析也容易得知圖像中是否隱藏有秘密信息，從而降低了安全性。所以在空間域進(jìn)行信息的隱藏就是對相應(yīng)像素點(diǎn)的值進(jìn)行相應(yīng)的處理以達(dá)到隱藏信息的目的。當(dāng)采用 信息隱藏 技術(shù)作為魯棒的隱蔽通信時(shí)，在國防和情報(bào)部門得到廣泛的應(yīng)用，在這些部門中傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)或密寫術(shù) （ Steganography）已得到了數(shù)個世紀(jì)的應(yīng)用， 信息隱藏 技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用也將占有一席之地。 國內(nèi)關(guān)于信息隱藏技術(shù)的研究室從 1999 年開始興起的，其標(biāo)志是第一屆全國信息隱藏學(xué)術(shù)研討會的召開，至今已經(jīng)舉行了 8 屆全國學(xué)術(shù)會議（ CIHW1999,北京；CIHW2020,北京； CIHW2020,西安； CIHW2020,大連； CIHW2020,廣州； CIHW2020,鄭州； CIHW2020,哈爾濱； CIHW2020,南京）。 為了方便學(xué)術(shù)交流， 1996 年 5 月 30 日至 6 月 1 日在英國劍橋召開的國際第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)研討會上對信息隱藏的部分英文術(shù)語和學(xué)科分支進(jìn)行的統(tǒng)一和規(guī)范，標(biāo)志著一門新興的交叉學(xué)科 —— 信息隱藏學(xué)正式誕生。在很早以前，人們就懂得使用各種方法進(jìn)行信息的隱藏，以達(dá)到不讓外人或敵人知道的目的。 ?印刷品的防偽。 ?版權(quán)保護(hù)?，F(xiàn)在黑客技術(shù)已經(jīng)滲透到各國的軍事領(lǐng)域，有的國家甚至公然組建網(wǎng)絡(luò)部隊(duì)實(shí) 施對別國的網(wǎng)絡(luò)偵查、監(jiān)控和入侵。 現(xiàn)在， 無論是采用密鑰系統(tǒng)（如DES）還是公鑰系統(tǒng)（如 RSA），隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提高，通過增加密鑰長度來提高系統(tǒng)安全性的傳統(tǒng)加密方法已經(jīng)越來越不可靠。 于是，信息安全保護(hù)問題也變得日益突出。 invisibility。 LHA。 本論文 首先介紹了圖像信息隱藏技術(shù)中用到的一些基本概念和基本模型；接著介紹了空間域 LSB、 LHA 和變換域 DCT、 DWT 算法；然后對不同算法的性能進(jìn)行了分析與討論；最后，在 Matlab R2020a 軟件下實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的算法。 摘 要 目前，信息隱藏技術(shù) 作為新型的信息安全技術(shù)受到了越來越多人的關(guān)注。本 文分別從空間域和變換域兩方向研究 不同算法 ，并加以實(shí)現(xiàn)。s attention. As the human visual sensitivity is relatively weak, so the image file is an ideal carrier of information hiding. Image information hiding techniques are divided into spatial domain methods and frequency transform domain methods. This paper researches spatial domain and frequency transform domain algorithms ,finally realizes and verifies the algorithms using Matlab R2020a. First, some basic concepts and the basic model used in information hiding technology are introduced in this paper. Then spatial domain algorithms LSB, LHA and tra