具有高视觉质量的彩色图像可逆信息隐藏与加密算法研究

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随着互联网技术的发展,人们的日常生活变得更加方便。然而,互联网在带来便利的同时,也带来了数字图像信息安全,版权保护,完整性认证等问题。然而,信息隐藏是解决这些问题主要方案之一。信息隐藏主要可以分为数字水印,隐写术,可逆信息隐藏三大类。其中数字水印的重点是鲁棒性,而隐写术则注重隐蔽传输,可逆信息隐藏则主要用于版权保护以及完整性认证,其与前两者的区别主要是它可以无损还原载体图像与信息。当载体图像是医学图像,军事图像等需要对载体进行完整性认证以及需要完整还原载体的情况时,可逆信息隐藏的可恢复性完美契合上述情景。同时,信息传输的安全性也是至关重要的,而加密则是主要解决方案之一。加密技术主要是将原始图像加密成一副与其毫不相关的密文图像,以此防止被黑客修改。因此,为了保护隐私信息以及图像的安全,本文提出了具有高视觉质量的彩色图像可逆信息隐藏和加密算法,具体的研究内容如下两点所示:1.提出基于B-R-G嵌入原则的高视觉质量彩色图像可逆信息隐藏算法由于彩色图像与灰度图像间的差异,本文提出了一种基于B-R-G嵌入原则和CIEDE2000评价度量的高视觉质量彩色图像可逆信息隐藏方法。首先,本文根据三个通道的不同视觉感知提出了B-R-G嵌入原则,以提高载密图像的视觉质量。其次,结合菱形预测和局部最小二乘预测的特点,提出双层最小二乘预测算法,以达到像素排序的需求,并保持足够的预测精度。最后,本文提出了一种利用能量阈值和保持通道间相关性来降低嵌入失真的新方法。实验表明本文所提出算法不仅在载密图像的视觉质量上优于已有算法,在信息嵌入量上也较高。2.提出基于B-R-G嵌入原则的密文域彩色图像可逆信息隐藏算法为了保证数字图像嵌入私密信息后的高视觉质量和传输过程中的安全性和图像及隐私信息的无损恢复。本文提出了基于B-R-G嵌入原则的密文域彩色图像可逆信息隐藏算法。其中为了保护用户隐私,本文选择先对私密信息进行可逆信息隐藏之后再进行加密,避免了在云端的隐私泄露。同时为了将私密信息可逆地嵌入到载体图像中并且保证其嵌入后的载密图像的视觉质量较高。因此本文首先采用了第一部分介绍的基于B-R-G嵌入原则的可逆信息隐藏技术对这部分私密信息进行嵌入;另外,为了确保传输过程中的载密图像在视觉上不受过多关注,本文选择对载密图像进行明文式加密,即将载密图像加密成与目标图像的近似图像。实验表明,本文的可逆信息隐藏方法生成的载密图像的视觉质量较高,并且加密图像也与目标图像相近,与原始图像相差甚远,既实现了加密的效果,也将加密图像变为了一副明文图像。
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