【正文】 與有關(guān)應(yīng)用研 究單位聯(lián)合發(fā)起并組織召開第一屆全國信息隱藏學(xué)術(shù)研討會 （ CIHW 1999 ） 。它把一個(gè)有意義的信息（如含有版權(quán)信息的圖像）通過某種嵌入算法隱藏到載體信息中，從而得到隱密載體，非法者不知道這個(gè)載體信息中是否隱 藏了其它的信息，而且即使知道，也難以提取或去除隱藏的信息。)^_^amp。 信息隱藏技術(shù)的分支 在 1996 年召開的第一屆信息隱藏技術(shù)的國際學(xué)術(shù)會議上，對信息隱藏的術(shù) 語進(jìn)行了統(tǒng)一和規(guī)范，提出了信息隱藏學(xué)科的框架與分支 [5]，如圖 所示。人的視覺系統(tǒng) （ HVS: human vision system）就是一個(gè)觀測系統(tǒng)，通過它得到的圖像就 是客觀景物在人心目中形成的影像。例如一種常用的圖像是灰度圖（如圖 ），此時(shí) f 表示灰度值，它對應(yīng)客觀景物被觀察到的亮度。量化就是把采樣點(diǎn)上表示亮暗信息的連續(xù)量離散化后，用數(shù)字來表示。向量 g 是把式中元素逐行或逐列串接起來形成的。由于人們對圖像質(zhì)量的評價(jià)受到諸如觀察環(huán)境、觀察者的視覺心理和精神狀態(tài)以及觀察者與視覺場景相互作用的程度等因素的影響，逼真度和可懂度的定量 分析方法是個(gè)很困難的課題，雖然取得了一些進(jìn)展，但是還沒有很好的解決。 1. 隱藏原理 LSB 方法通過調(diào)整載體圖像像素值的最低若干有效位來來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的嵌入，使所隱藏信息在視覺上很難被發(fā)覺，而且只有知 道秘密信息嵌入的位置才能正確提取出秘密信息。 4. 隱蔽效果 圖 為 2562568 的 Lena 灰度圖，圖 為 LSB 直接替換最低有效位后的Lena 圖，我們看不出兩個(gè)圖片間的區(qū)別，隱蔽性相當(dāng)好。這些特點(diǎn)可以抵御諸如旋轉(zhuǎn)、尺度、平移等幾何攻擊。1,1,0, 。 （ 3）量化 對圖像像素經(jīng)過 DCT 變換后轉(zhuǎn)換為頻率系數(shù)進(jìn)行量化，每 個(gè)系數(shù)的量化步長由量化表指定，量化的目的是減小非 “0”系數(shù)的幅度以及增加 “0”值系數(shù)的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)壓縮的目的。其變換方法如下： 將 A 與 T 按行列作一一對應(yīng)，將 A 中對應(yīng)位置 1 的象素灰 度值（或 RGB 分量值）移到對應(yīng)位置 2，對應(yīng)位置 2 的象素灰度值移到對應(yīng)位置 3，??以此類推，最后將對應(yīng) nm 位置的象素灰度值移到對應(yīng)位置 1，就得到了按 T 置亂后的圖像 B?；谌诤系臄?shù)字圖像隱藏技術(shù)，具有隱藏信息量大、計(jì)算簡單、易實(shí)現(xiàn)、恢復(fù)圖像質(zhì)量好等特點(diǎn)。 由于 人類視覺系統(tǒng) （ HVS） 對圖像的冗余信息不敏感，人眼感受到的兩幅質(zhì)量相似的圖像像素灰度值可能存在較大的差別。 從 恢復(fù) 圖像來 看， 主觀視覺上， 兩種不同的融合方法得到的結(jié)果完全一樣，肉眼無法看出任何區(qū)別；而完全一致的客觀數(shù)據(jù)也說明了結(jié)果是相同的。該方法利用 n 次有理 B233。 本章首先概述了基于圖像融合的 信息 隱藏技術(shù) 的研究成果，然后闡述了 基于融合的圖像隱藏原理和定義 ，接著分別討論了 兩幅數(shù)字圖像的融合 、 數(shù)字圖像的 n 重迭代混合 、 數(shù)字圖像的多幅迭代混合 等圖像融合技術(shù)，并以實(shí)例通過計(jì)算 融合圖像與恢復(fù)圖像的均方根誤差和峰值信噪比 探討了兩幅數(shù)字圖像的融合 與恢復(fù)的 效果 。 ???????? 圖像置亂變換 的定義、周期和算法評價(jià) 圖像置亂變換的定義 由于彩色圖像的置亂變換與灰度圖像的置亂變換沒有本質(zhì)的區(qū)別，本文在沒有特別聲明時(shí)，均指灰度圖像的置亂變換。它們的計(jì)算公式分別如下： （ 2） DCT 變換 變換前將圖像劃分為若干個(gè) 88 矩陣。 離散余弦變換（ DCT）的定義 離散余弦變換是傅立葉變換的一種特殊情況。它將圖像分割成多個(gè)感覺頻段，然后選擇合適部分來嵌入秘密信息。 有損壓縮 典型的有損壓縮如 JPEG，就很有可能徹底破壞隱藏的信息。在有些應(yīng)用場合需要將主觀評價(jià)和客觀評價(jià)結(jié)合起來，后面討論的信息隱藏系統(tǒng)就是如此。圖像處理中的編碼技術(shù)，就是在保持編碼圖像一定質(zhì)量的前提下，以盡可能少的比 特?cái)?shù)來表示圖像，以便節(jié)省信道有效帶寬或存儲器的容量。 3. 數(shù)字圖像的表示 經(jīng)過采樣和量化操作，就可以得到一幅空間上表現(xiàn)為離散分布的有限個(gè)像素，灰度取值上表現(xiàn)為有限個(gè)離散的可能值的數(shù)字圖像。 “量化 ”就是對這 個(gè)模擬輸出量取離散整數(shù)值，這個(gè)過程用 A/D 器件實(shí)現(xiàn)。不可見的物理圖像的例子有溫度、壓力、高度以及人口密度等的分布圖。 用于進(jìn)行隱蔽通信的圖像信息隱藏算法可以分為兩大類：基于空域 的 信息隱藏算法和基于變換域的信息隱藏算法。 隱藏對象 在傳輸過程中可能被隱藏分析者截獲并進(jìn)行處理。如圖 所示。 4. 數(shù)字圖像的融合技術(shù) ： 基于融合的圖像隱藏原理和定義 ， 兩幅數(shù)字圖像的融合 ； 數(shù)字圖像的 n 重迭代混合 ； 數(shù)字圖像的多幅迭代混合 等 。一些隱寫分析方法要求無限的計(jì)算能力和關(guān)于載體的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)知識，這往往不現(xiàn)實(shí)，于是 人們 提出了實(shí)用的隱寫安全性概念。 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 出于對知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和信息安全的需求，上世紀(jì) 90 年代以來，國內(nèi)外開始對信息隱藏技術(shù)投入了大量的關(guān)注和研究。高度發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息共享和交流變得非常普遍和容易。借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所提供的強(qiáng)大的多媒體通信功能，人們可以方便、快速地將數(shù)字信息（數(shù)字音樂、圖像、影視等方面的作品）傳到世界各地，一份電子郵件可以在瞬息間傳遍全球。但同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也成為犯罪集團(tuán)、非法組織和有惡意的個(gè)人利用的工具。目前互聯(lián)網(wǎng)上可以免費(fèi)下載到多種隱寫上具，如 Hide and Seek wbStego2等。為了便于學(xué)術(shù)交流， 1996 年 5 月，國際第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)討論會（ International Information Hiding Workshop, IHW）在英國劍橋牛頓研究所召開，對信息隱藏的部分英文術(shù)語和學(xué)科分支進(jìn)行了統(tǒng)一和規(guī)范 [5]，標(biāo)志著一門新興的交叉學(xué)科 ——信息隱藏學(xué)的正式誕生。最多可嵌入多少信息而不會導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)可檢測性是另一個(gè)重要問題 [10]。 文中 著重討論了 兩幅數(shù)字 圖像的融合 及其應(yīng)用。非法者不知道這個(gè)普通信息中是否 隱藏了其他的信息，而且即使知道，也難以提取隱藏的信息。 提取過程是指利用提取算法從接收到的、可能經(jīng)過修改的 隱藏對象 中恢復(fù)秘密信息，提取過程中可能需要 掩體對象 的參與，也可能不需要，通常前者稱為非盲提提取密鑰 嵌入密鑰 嵌入過程 提取過程 密鑰生成器 嵌入對象 掩體對象 隱藏分析者 嵌入對象 掩體對象 隱 藏對象 廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 取，后者稱為盲提取。基于空域信息隱藏算法 中 的典型算法是 LSB 算法，該算法的主要特點(diǎn)是在載體圖像中嵌入的隱藏信息數(shù)據(jù)量大，但是嵌入位置固 定，安全性差，嵌入的隱藏信息易被破壞，魯棒性不高；基于變換域信息隱藏算法中的典型算法是離散余弦變換域的信息隱藏算法，該算法嵌入信息能夠抵御多種攻擊，具有較好的魯棒性，并且嵌入方式多種多樣，增加了攻擊者提取的難度，具有一定的安全性，但是該類算法嵌入的隱藏信息數(shù)據(jù)量較小，不適合于進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的隱蔽通信。 圖像的另一個(gè)子集是由連續(xù)函數(shù)和離散函數(shù)組成的抽象的數(shù)學(xué)圖像，其中后一種是能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像 （ digital image ） 。 1. 圖像的采樣 圖像采樣的常見方式是均勻的矩形網(wǎng)格，如圖 所示，將平面 (x,y)沿 x 方向和 y 方向分別以 Δx 和 Δy 為間隔均勻地進(jìn)行矩形的劃分，采樣點(diǎn)為 yjy ???? xix 于是連續(xù)圖像 fc(x,y)對應(yīng)的離散圖像 fd (x,y)可表示為 ??? ????? 0 , ),(),( yiyxixyxfyxf cd 圖像采樣時(shí)必須滿足下面的二維采樣定理（ Nyquist 圖像采樣定理）： 對于二維有限帶寬信號 fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在 cUu? 和 cVv? 的范圖 典型的矩形網(wǎng)格采樣方式 廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足 21 ,2 1 cc VyUx ????，這樣才能保證信號可以重構(gòu)。數(shù)字化之后的圖像用一個(gè)矩陣表示 )],(g[ yxg ? 式中 x、 y 是 整數(shù)，且 NyMx ???? 1 ,1 ，表示矩陣的大小為 MN。數(shù)字圖像信息隱藏系統(tǒng)中也必須對隱藏算法中得到的隱密公開圖像和解密算法中得到的恢復(fù)圖像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。 表 主觀質(zhì)量測量尺度 3. 新的質(zhì)量評價(jià)方法 ?????? ?????? 空域（ Spatial Domain） 隱藏 算法 空域隱藏技術(shù)是指將秘密信息嵌入數(shù)字圖像的空間域中，即對像素灰度值進(jìn)行修改以隱藏秘密信息。因?yàn)?LSB算法試圖利用人類視覺 系統(tǒng)的漏洞，而有損壓縮算法所依賴的，是對附加噪聲的不敏感性，正是利用它來減少數(shù)據(jù)量的。文獻(xiàn) [57]提出基于原始圖象的傅立葉變換，將調(diào)制后的秘密信息依次加入到某些固定位置的幅值譜上，文獻(xiàn) [58]利用傅里葉變換的可加性和圖象去噪原理 提出了一種基于頻域的三維運(yùn)動(dòng)盲水印算法。在傅里葉級數(shù)展開式中，如果被展開的函數(shù)是實(shí)偶函數(shù)，那么，其傅里葉級數(shù)中只包含余弦項(xiàng)，再將其離散化可導(dǎo)出離散余弦變換。這種矩陣在 JPEG 中被稱為MCU(Minimum Code Unit) 。因?yàn)閳D像可以看成是數(shù)學(xué)上的矩陣，其行數(shù)和列數(shù)分別看成圖像高和寬的象素?cái)?shù)，其元素值看成圖像的灰度值。 數(shù)字圖像融合技術(shù)概述 數(shù)字圖像融合技術(shù)較早的應(yīng)用是在遙感圖像的處理，隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，己經(jīng)使傳感器空 間分辨率、光譜分辨率得到大幅度提高，從而也使獲得的數(shù)據(jù)呈海量的增加，同時(shí)也導(dǎo)致了數(shù)據(jù)源的多樣性和復(fù)雜化，遙感影像融合是一種通過高級影像處理技術(shù)來復(fù)合多源遙感影像的技術(shù)，其目的是將單一傳感器的多波段信息或不同類傳感器所提供的信息加以綜合，消除多傳感器信息之間可能存在的 冗余 和矛盾，加以互補(bǔ)，降低其不確定性，減少模糊度，以增強(qiáng)影像中信息透明度，改善解譯的精度、可靠性以及使用率，以形成對目標(biāo)的完整一致的信息描述。zier曲線、 k 階 [n/n]型 RB 曲線、附權(quán)的 [n/n]型 RB 曲線將一幅秘密圖像隱藏于 n 幅載體圖像中。 置亂融合和直接融合的 魯棒性檢測比較 下面分別對 置亂融合和直接融合 得到的隱密圖像進(jìn)行添加噪聲、 JPEG 壓縮、任
。 基于 融合的圖像隱藏 原理和定義 信息隱藏技術(shù)的基本原理是利用信息中普遍存在的冗余性向其中嵌入秘密信息，從而達(dá)到隱蔽重要信息的目的。 近年來，數(shù)字圖像融合技術(shù)也被應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的隱藏。 定義 給定圖像 A=[a(i,j)]nm，變換矩陣是 T=[t(i,j)]nm是 1， 2， ...， nm 的一種排列，用 T 作置亂變換，得到圖像 B。例如 :在采樣比例為 4:1:1 中，每個(gè) MCU 單元中含有 4 個(gè)亮度矩陣、 1 個(gè) Cb 矩陣和 1 個(gè) Cr 矩陣。定義大小為 MN 的圖像 f (x, y)的二維離散余弦變換 F(u, v)為： N vyM uxyxfvCuCMNvuF Mx Ny 2 )12(c o s2 )12(c o s),()()(2),( 10 10 ?? ??? ? ??? ?? 二維離散余弦反變換（ 2DIDCT） f (x, y)為 : 第 3 章 圖像信息隱藏技術(shù) 23 N vyM uxvuFvCuCMNyxf Mu Nv 2 )12(c o s2 )12(c o s),()()(2),( 10 10 ?? ??? ? ??? ?? 其中 。例如：空間域的平移只引起頻域上的相移，而幅度不變；空間域尺度的縮放會引起頻域尺度反向的縮放；空間域旋轉(zhuǎn)的角度和所引起的頻域的旋轉(zhuǎn)的角度是一致的。 任何其它的圖像變換如模糊、濾波等，通常都會破壞隱藏的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有一些簡單的信息隱藏軟件大多是運(yùn)用 LSB 和調(diào)色板調(diào)整等相關(guān)技術(shù)將信息隱藏在 24bit 圖像或 256 色圖像中，如 Hide and Seek， StegoDos， White Noise Storm， Stools 等經(jīng)典信息隱藏軟件。逼真度是指評價(jià)圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的偏離程度，圖像的可懂度則是表示圖像能向人或計(jì)算機(jī)提供信息的能力。 fi fi1 fSi 圖 量化示意圖 第 3 章 圖像信息隱藏技術(shù) 15 除了常見的矩陣形式外，在 MATLAB 運(yùn)算等情況下，常將圖像表示成一個(gè)向量： g TN... gj... ggg )]()()2()1([? 式中， )(jg 是行向量或列向量。 2. 圖像的量化 經(jīng)過采樣后，模擬圖像已被分解成空間上離散的像素，但這些像素的取值仍然是連續(xù)量。一幅圖像可以用一個(gè)二維函數(shù) f(x,y)來表示，也可看作是一個(gè)二維數(shù)組， x 和 y 表示二維空間XY 中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而 f 則代表圖像在點(diǎn) (x,y)的某種性質(zhì) F 的數(shù) 值。 數(shù)字圖像處理的基本概念和知識 圖像 圖像是用各種觀測系統(tǒng)以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視知覺的實(shí)體。 第 2 章 信息隱藏技術(shù)概述 9 信息隱藏系統(tǒng)的基本屬性 信息隱藏系統(tǒng)有三個(gè)基本屬性包括：不可感知性、魯棒性和嵌入量。^%^*amp。 第 2 章 信