【正文】 藏到圖像中，那么將不存在密鑰的應(yīng)用空間。 一個品質(zhì)良好的隨機序列可以在信息安全的諸多領(lǐng)域發(fā)揮不可估量的作用。這其中最為普遍的算法模式便是迭代： ),(1 tt XEfX ?? 式（ 31） },{ 321 nE ???? ?? 是一個參數(shù)組，用以控制序列的性能。換句話說，對一個其隨機數(shù)序列可以這樣定義 ： 1) 能通過所有正確的隨機性檢驗。密鑰系統(tǒng)主要分為 對稱 密鑰 隱藏 系統(tǒng) （ 秘密信息在掩護信息中的嵌入和提取采用相同的密鑰 ） 和公鑰隱藏 系統(tǒng)。 Craver 在文獻中使用私鑰信息隱藏系統(tǒng)和公鑰信息隱藏對這個協(xié)議進 行擴展來模擬一個無密鑰信息隱藏。接收者事先并不能決定秘密信息是否經(jīng)由一個特定的掩護信息傳輸過來，只是猜測可能有秘密信息到來，并試圖用私鑰去提取和解密。公鑰存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，并且公鑰用于信息嵌入過程，而私鑰用于重構(gòu)秘密信息。一個信息隱藏系統(tǒng)的安全性應(yīng)該僅依賴于發(fā)送方和接收方的隱寫密鑰。 無密鑰信息隱藏系統(tǒng) 如果一個信息 隱藏 系統(tǒng)不需要預(yù)先交換一些秘密信息 （ 如隱藏用的密鑰 ） ，我們就稱之為無密鑰信息隱藏系統(tǒng)。 4) 非對稱性 （ Asymmetry） 。這是 信息隱藏技術(shù)中 最根本的特性和要求。為了提取掩護信息中嵌入的秘密信息，通常在提取端 （ 圖 的右端 ） 需要統(tǒng)一的 隱藏 密鑰。有時，為使表述更貼切，也用“媒體”或“載體”代替 datatype 。但是隱藏的數(shù)據(jù)容量 相對 有限，較難實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量隱藏 。對一張圖像進行 DCT 變換，許多有關(guān)圖像的重要可視信息都集中在變換后的一小部分系數(shù)（低頻系數(shù)）中。 為了提高安全性，必須改進算法， 在這里我們將提出一種能抵抗 RS 分析的 改 進算法 —— 最小直方圖失真（ Least Histogram Abnormality，LHA）。 關(guān)于 信息隱藏技術(shù)的算法有很多，但按照隱秘空間來劃分，主要有空間域信息隱藏和變換域信息隱藏。國際學(xué)術(shù)界也陸續(xù)發(fā)表了許多關(guān)于信息隱藏技術(shù)的文獻，幾個有影響的國際會議（如 IEEE ICIP， IEEE ICASSP， ACM Multimedia 等）及一些國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊相繼出版了與信息隱藏技術(shù)相關(guān)的專題。信息隱藏技術(shù)用于印刷品的防偽是近些年來提出的新課題，南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 2 已經(jīng)被許多出版社和相關(guān)產(chǎn)品發(fā)行機構(gòu)所采用。使用信息隱藏技術(shù)進行通信，能夠很好躲避這些間諜行為，使得維系國家安全的機密性信息不至于外泄。 傳 統(tǒng)的信息安全技術(shù)主要使用計算機密碼學(xué)進行加密 。 DCT。 由于人的視覺敏感程度比較弱， 所以 圖像文件 是 理想的信息隱藏載體 。 關(guān)鍵詞 ： LSB； LHA； DCT； DWT；信息隱藏量 ； 不可見性；魯棒性 本 文技術(shù)支持： ABSTRACT At present, the information hiding as a new information security technology is attracting more and more people39。從最早的洞穴繪圖、烽火傳信、擊鼓報警，到后來的文字、電報、電話、電視 。 信息隱藏技術(shù)與傳統(tǒng)密碼學(xué)不同的是，它利用多媒體信息普遍存在的冗余性 ，將秘密信息隱藏在多媒體信 息中 而不引起多媒體信息物理外觀的顯著變化， 使得人們覺察不到它的存在 ，即使截獲者知道秘密信息的存在，未經(jīng)授權(quán)也難以將其提取出來，從而保證了秘密信息的機密性和安全性 。由此產(chǎn)生的盜版問題和版權(quán)糾紛也日益成為嚴重的社會問題。 但是在以 Inter 為代表的信息時代，信息隱藏技術(shù)已經(jīng)涉及了感知科學(xué)、信息論、密碼學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域，涵蓋信號處理、擴頻通信等多專業(yè)技術(shù)的研究方向。從目前的發(fā)展來看，我國相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究與世界水平處在同一階段，而且有獨特的思路，但就研究成果來說，大多局限在初級階段，只有極少數(shù)商品化的軟件推出。 LSB 算法 是把待隱藏信息編碼隱藏到 載體圖像 的最 低有效 位上。 因此，一般將秘密信息編碼隱藏在圖像的中高頻分量， 以實現(xiàn)信息隱藏的目的 ?；?DWT 隱藏就是將載體圖像進行分塊，然后對每個圖像塊進行 DWT 變換 得到不同層次的小波系數(shù)。 最終使用 Matlab R2020a 軟件下實現(xiàn)的信息隱藏系統(tǒng)如下： 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 5 第二章 圖像 信息隱藏技術(shù)概述 引言 信息隱 藏技術(shù)是一門新興的應(yīng)用性很強的學(xué)科，對它 研究 所用到的 理論和技術(shù)比較豐富，如信息加密技術(shù)、計算 機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、擴頻通信技術(shù)、小波多分辨分析的理論等 ， 限于篇幅，本章 只 針對 信息隱藏的基本概念和涉及基礎(chǔ)理論作簡要介紹?！半[寫信息”與“掩護信息”一嵌入算法 Embedding 隱密密鑰 StegoKey 提取算法 Extracting 隱密密鑰 StegoKey 掩護信息 Coverdatatype 含密信息 Stegodatatype 秘密信息 Embedden datatype 攻擊或分析 Stegoanalyst 秘密信息 Embedden datatype 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 6 字之別，不易區(qū)分，“偽裝信息”及“載密信息”又不能很好體現(xiàn)其真實含義。 信息隱藏技術(shù)的主要特性 在統(tǒng)一了上面的基本術(shù)語后，現(xiàn)在可以闡述 信息隱藏技 術(shù)的特性。也稱免疫性 （ Immunity） 。 由于篇幅和研究時間有限，本文主要討論圖像信息隱藏技術(shù)中的不可見性、不可檢測性和魯棒性。 私鑰信息隱藏系統(tǒng) 如果一個隱蔽通信系統(tǒng)不需要預(yù)先交換一些秘密信息 （ 如隱藏用的密鑰 ） ， 則稱之為無密鑰隱蔽通信系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)的安全性就完全依賴于它自己的保密性。 私鑰信息隱藏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述： 對于一個五元組 ? ??? KK EDKMC , ，其中 C 是所有可能掩護信息的集合， M 是所有可能秘密信息的集合，且滿足 MC? ，K 是所有可能密鑰的集合， CKMCE K ???: 是嵌入函數(shù)， MKCD K ??: 是提取函數(shù) ， 若滿足性質(zhì) ： 對所有 CcMm ?? , 和 Kk? ，恒有 mkkmcED KK ?)),(( ，則 稱該五元組為私鑰信息隱藏系統(tǒng)。 如果這種自然隨機性與某些公鑰密碼系統(tǒng)產(chǎn)生的密文是統(tǒng)計上不可區(qū)分的，就可以通過嵌入密文 （ 而不是未加密的秘密信息 ） 來建立一個安全的信息隱藏系統(tǒng)。 一個至關(guān)重要的方面就是接收者必須時刻猜疑隱藏技術(shù)的使用，并試圖對他南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 9 從發(fā)送者接受到的每一個信息進行解密 （ 他也許并不了解發(fā)送者的個性 ） 。南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 10 第三章 圖像信息隱藏技術(shù)算法的研究與實現(xiàn) 引言 自 1996 年來，信息隱藏學(xué)科誕生以來，信息隱藏技術(shù)發(fā)展十分迅猛。本文分別從空間域和變換域兩個方向研究不同算法實現(xiàn)信息的隱藏，并使用 Matlab 2020a 軟件進行驗證。 事實上，在實際運用中去得到上述的隨機序 列是很困難的，即使得到所 花 費的代價也相當(dāng)?shù)拇?。之所以要討論這個問題，是因為我們發(fā)現(xiàn)隨機序列的知識與具體的隱藏算法有著密切的聯(lián)系，甚至 決定著隱藏效果的好壞。出現(xiàn)這樣的效果基本上可以認為實驗是失敗的。在大多數(shù)對稱算法中，加密 和 解密 的 密鑰是相同的。 5) 解密算法：加密算法的逆變換，以密文為輸入、密鑰為參數(shù)，變換結(jié)果為明文。圖 給出使用錯誤密鑰提取出來的秘密信息。 通常，嵌入秘密信息的比特位一般為 1~3 比特， 當(dāng)嵌入比特數(shù)等于或大于 4 位時，圖像質(zhì)量明顯下降 ，是隱藏效果降低。 255 253 254 253 255 253 252 255 254 11111111 11111101 11111110 11111101 11111111 11111101 11111100 11111111 11111110 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 15 圖 用二值秘密信息替換載 體數(shù)據(jù)的最低有效位 這個過程也可以用如下的嵌入公式來描述： ?????????為奇數(shù)為偶數(shù)jijijijijijiji XW XWXS, 1X 式（ 32） 其中， jiX, 表示第 i 行 j 列的原始圖像像素值， jiW, 為對應(yīng)的待嵌入的二值秘密信息。 row=ceil（ value/l_cover） 。 LSB 的提取算法是其嵌入算法的逆運算。 randno=randperm（ r_cover*l_cover） 。秘密信息的每一比特都對應(yīng)于載體的一個像素。 ，其中 Tgggg ],. .. ,[ 39。 式（ 311） 這是一個具有 256 個未知量的方程組，包含方程 256 個。提取出來的試驗結(jié)果如圖 所示。對一幅圖像進行離散余弦變換，有這 樣的性質(zhì)：許多有關(guān)圖像的重要可視信息都集中在 DCT 變換的一小部分系數(shù)中。這給我們后面的編程帶來了極大的方便。39。 每個圖像塊所得到的系數(shù)矩陣仍然滿足上述遞減的規(guī)律，如圖 所示。 也就是說，在編碼階段我們是以秘密信息為主來使得 DCT 系數(shù)滿足這的。這樣一來在解 密 的過程中，問題就變得非常的簡單，接收者只需要獲得載有秘密信息的圖像，也對圖像做 DCT 變換和分塊，按照隨機控制的順序直接比較 ),(),( 2211 vuBvuB 的大小就能提取秘密信息了。小波變換具有空間頻率定位特性、多分辨率和自適應(yīng)性等良好的特性，這些性質(zhì)奠定了它在信息隱藏技術(shù)方面的應(yīng)用基礎(chǔ)。 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 25 a 原始載體圖像 b 隱藏秘密信息后的圖像 圖 DCT 算法隱藏秘密信息 a 原始秘密信息圖像 b 提取出的秘密信息圖像 圖 DCT 算法 提取 秘密信息 算法 基于離散小波變換（ DWT）的信息隱藏技術(shù)是近些年來比較活躍的研究領(lǐng)域，特別是隨著 JPEG2020 將小波變換納入其中，對該領(lǐng)域的研究更加具有實際意義。所以 make 的實質(zhì)性操作要么為空 ，要么就是交換。為了在一幅圖像中隱藏盡可能多的秘密信息，我們需要把圖像 88? 分塊，每一塊中編碼 — 個秘密信息比特位。 A=double（ A） /255。 圖 顯示了 DCT 變換后的的結(jié)果，其中 DCT 系數(shù)用光譜的形式給出，直觀地表明了低頻和高頻系數(shù)的分布規(guī)律。1,1,0 ???? NqMp ?? ， DCT 反變換 的公式如下 南京郵電大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 22 ? ??? ?? ?????? ??????? ?? 10 10 2 )12(c os2 )12(c os),()()(),( Mp Nq N qnM pmqpFqapanmf ?? 式（ 316） 其中 1,1,0?；谧儞Q域信息隱藏技術(shù)算法主要有 擴頻隱藏、 離散余弦變換（ DCT） 隱藏、小波 變換（ DWT）隱藏技術(shù)等 。因為最終的 25510 , xxx ? 必須滿足條件 254,.. .,2,1,002552550?????tgxgxxtt 所以要進一步處理。139。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。 row=ceil（ value/l_cover） 。 1) 將得到的隱藏有秘密信息的十進制像素值轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)，如圖 所示。 if col==0 col=l_cover。 3) 將 得到的含秘密信息的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制像素值，從而獲得含秘密信息的圖像，如圖 所示。 如果用 8 比特的二進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。 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