多域數(shù)字圖像隱寫技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與討論

1、多域數(shù)字圖像隱寫技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與討論摘要隨著科技的發(fā)展,信息安全技術(shù)已經(jīng)成為不可忽略的因素。而網(wǎng)絡(luò)的普及及應(yīng)用，讓多媒體技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，因此圖像及視頻的安全變得越來越重要。本文正是在這種時代背景下，介紹一種關(guān)于圖像處理的信息隱藏技術(shù)。 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?；谧儞Q域的算法以F5為代表算法。下面我們介紹一下變換域的算法。關(guān)鍵字：隱藏 嵌入 信息 圖像目錄一、 常用的變換域的數(shù)字圖像隱寫方法。41.1 JSteg隱寫。41.1.1 主要思想：41.1.2 具體嵌入過程：41.2 F5隱寫。41.2.1 具體嵌入過程：

2、41.3 F4隱寫。41.3.1具體嵌入過程：41.4 F3隱寫。4二、 基于MATLAB的F3數(shù)字圖像隱寫技術(shù)。42.1 F3隱寫的原理。52.2 F3隱寫的算法。52.3 運(yùn)用F3隱寫技術(shù)進(jìn)行信息隱藏。52.3.1 嵌入流程圖。52.3.2 實(shí)現(xiàn)過程。5三、 討論與分析。83.1 對F3隱寫技術(shù)的分析。8四、 附錄。84.1使用的軟件。84.2軟件的簡介。84.3 關(guān)鍵代碼。91、 常用的變換域的數(shù)字圖像隱寫方法。1.1 JSteg隱寫。1.1.1 主要思想：用秘密信息比特直接替換JPEG圖像量化后DCT系數(shù)的最低比特位，但不在量化后值為0或1的DCT系數(shù)中嵌入信息。1.1.2 具體嵌入過

3、程：（1） 部分解碼JPEG圖像，得到二進(jìn)制存儲的AC系數(shù)，判斷該AC系數(shù)是否等于1或0，若等于則跳過該AC系數(shù)，否則，執(zhí)行下一步。（2） 判斷二進(jìn)制存儲的AC系數(shù)的LSB是否與要嵌入的秘密信息比特相同，若相同，則不對其進(jìn)行更改，否則，執(zhí)行下一步。（3） 用秘密信息比特替換二進(jìn)制存儲的AC系數(shù)的LSB，將修改后的AC系數(shù)重新編碼得到隱密的JPEG圖像。1.2 F5隱寫。1.2.1 具體嵌入過程：1） 獲取載體圖像，進(jìn)行JPEG壓縮，得到量化后的DCT系數(shù)。2） 對1）中得到的DCT系數(shù)進(jìn)行混洗。3） 對可用的DCT系數(shù)計數(shù)，并根據(jù)欲嵌入的秘密信息長度計算嵌入信息所使用的三元組（1，n，k）。4

4、） 取出n個混洗后的非0的AC DCT系數(shù)及欲嵌入的k比特信息，采用矩陣編碼進(jìn)行嵌入。a） 計算載體數(shù)據(jù)是否需要更改。若不需要，則繼續(xù)下一組的嵌入；若需要，則更改相應(yīng)的數(shù)據(jù)LSB。b） 對經(jīng)過更改后的數(shù)據(jù)，判斷是否產(chǎn)生了新的值為0的系數(shù)。若有，則此次嵌入無效，重新取出n個可用系數(shù)，執(zhí)行a）；若沒有，重復(fù)執(zhí)行4），直到秘密信息全部嵌入。5） 逆混洗，恢復(fù)DCT系數(shù)為原來的順序。6） 生成隱密圖像。1.3 F4隱寫。1.3.1具體嵌入過程：和F3過程差不多，只是用正奇系數(shù)和負(fù)偶系數(shù)代表1，正偶系數(shù)和負(fù)奇系數(shù)代表0.1.4 F3隱寫。1） 信息嵌入式，若DCT系數(shù)的LSB與要嵌入的秘密信息比特相同，

5、則不作改動；否則，將該DCT系數(shù)的絕對值減1。2） 秘密信息嵌入在非0的DCT系數(shù)上，為0的系數(shù)不嵌入任何信息。另外，當(dāng)在絕對值為1的系數(shù)上嵌入比特0時，會產(chǎn)生新的0系數(shù)，則此次嵌入無效，在下一個系數(shù)中重新嵌入。2、 基于MATLAB的F3數(shù)字圖像隱寫技術(shù)。2.1 F3隱寫的原理。用秘密信息替換DCT系數(shù)的LSB值。2.2 F3隱寫的算法。1） 信息嵌入式，若DCT系數(shù)的LSB與要嵌入的秘密信息比特相同，則不作改動；否則，將該DCT系數(shù)的絕對值減1。2） 秘密信息嵌入在非0的DCT系數(shù)上，為0的系數(shù)不嵌入任何信息。另外，當(dāng)在絕對值為1的系數(shù)上嵌入比特0時，會產(chǎn)生新的0系數(shù)，則此次嵌入無效，在下

6、一個系數(shù)中重新嵌入。2.3 運(yùn)用F3隱寫技術(shù)進(jìn)行信息隱藏。2.3.1 嵌入流程圖。2.3.2 實(shí)現(xiàn)過程。1. 先把載體圖像123.jpg和秘密信息文件mi.txt拷貝到MATLAB的工作路徑下面。2. 把MATLAB軟件打開，代碼寫進(jìn)去，進(jìn)行執(zhí)行。3. 隱寫后的圖像和原始圖像。4. 隱藏前DCT系數(shù)矩陣。5. 隱藏后DCT系數(shù)矩陣。6. 隱藏前DCT系數(shù)直方圖。7. 隱藏后的DCT系數(shù)直方圖。3、 討論與分析。3.1 對F3隱寫技術(shù)的分析。優(yōu)點(diǎn)：可以抵抗卡方分析。缺點(diǎn)：容易被別人看出圖像被修改過。4、 附錄。4.1使用的軟件。MATLAB軟件。4.2軟件的簡介。MATLAB：MATLAB是ma

7、trix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首

8、屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C+，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此

9、外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶直接進(jìn)行下載就可以用。主要功能：數(shù)值分析 數(shù)值和符號計算 工程與科學(xué)繪圖 控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 數(shù)字圖像處理 數(shù)字信號處理 通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真 財務(wù)與金融工程 4.3 關(guān)鍵代碼。A = imread('123.jpg');/讀取載體圖像B = dct2('123.jpg',137,220); /量化DCT系數(shù)。C = uint8(B);/把DCT系數(shù)轉(zhuǎn)化為整數(shù)。figurecolormap(jet(256);colorbar; f_id=fopen('mi.txt');/打開秘密信息msg,l

10、en_total=fread(f_id,'ubit1'); /讀取秘密信息。并計算大小。 m,n=size(C); /計算DCT系數(shù)矩陣的大小。if len_total > m*n /判斷密信息是否大于載體圖像。break;endfor f2 = 1:nfor f1 = 1:mif C(f1,f2) = msg(p,1)/判斷DCT系數(shù)的LSB是否和秘密信息比特相同。break;endC(f1,f2) = abs(C(f1,f2) - 1;/DCT系數(shù)絕對值減1。if C(f1,f2) =0break;C(f1,f2) = msg(p,1); /嵌入秘密信息。if p=len_totalbreak;endp=p+1;endif p=len_