降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏

2024-01-28 08:44

本文主要是介绍降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、研究概述和意义

随着多媒体技术和网络的迅猛发展,数字媒体的应用越来越广泛。在网络上传输的数字 媒体如音频、文本、视频和图像的内容及数据安全问题也随之而来。伴随着计算机技术发展与普及,数字媒体的机密性、完整性经常受到非法活动的威胁,很容易被攻击、篡改、拷贝、散布等。这使得版权信息、网络用户的消费权益等得不到保障。因此,如何在在网络信息时代不影响数字媒体的正常使用的前提下对其 进 行 有效 保护成为 亟待解决的问题。虽然传统的密 码学能 隐藏秘 密信息的内容,却容易引起攻击者的注意且进行攻击。因此,信息隐藏技术应运而生。由于多媒体信息本身存在很大的冗余性,将秘密信息嵌入 其中是可行的,并不会影响多媒体信息本身的传送和使用。

 在过去 20 多 年 里, 信息隐藏 受到了研究界的广泛关注。 信息隐藏可以将秘密信息嵌入到原始载体图像中,然后 目标用户能够从含密图像中提取嵌入的 秘密 信息 用于各种目的 。 人眼或人耳本身对某些信息都有一定的掩蔽效应,比如人眼对灰度的分辨只有几十个灰度级边沿附近的信息不敏感等。利用人的这些特点,可 以 很好 的将 信息隐藏而不被察觉。信息隐藏技术通 常 是不 可逆 的,影响着隐藏的信息的正确提取以及图像的认证。对于数据的完整性要求特别高的医学及军事领域,信息隐藏技 术不能满足需求,因此可逆信息隐藏( Reversible  Data Hiding RDH) 技术吸引了大量的研究者们的关注。 可逆信息隐藏 是信息隐藏的一个重要分支,它将秘密信息嵌入载体图像产生含密图像 ,用户可从含密图像中准确提取嵌入的秘密信息,并能无损地恢复 原始载体图像 。 RDH可用于医学图像、军事图像和法律取证等对载体图像的数据完整性要求 较高 的领域中。

联合图像专 家 组 joint phot ogr aphic experts group JPEG  标准 在压缩率和压缩图像的视觉质量之间提供了很好的折衷, J PEG 图像 具有文件小、利于网 络传输等优点 ,它是数码相机和 其他摄影捕获设备广泛采用的最流行的图像格式 除了在医疗和军事领域中的潜在用途外,还广泛应用于我们的日常生活中 。 JPEG 图像 的 RDH 可 用于 存档管理 和图像认证在多媒体档案中,图像提供者可能不希望原始内容失真, 并且就存储空间而言,同时存储原始版本和标记版本可能过于 昂贵 对于图像 验证, 有时图像的轻微 变化对于图像的所有者来说 是 不可 取的 在这种情况下, RDH 是理想的选择,因为它可以找到被篡改的区域并恢复原始图像 。 因此, 基于 JPEG 图像的 RDH 受到 人们 的 广泛关注 。

 二、研究现状

 JPEG-RDH面临的困难:

①JPEG图像的冗余度要比未压缩图像小得多,一定程度上限制了嵌入容量。

②由于进行了反量化,离散余弦变换(DCT)域中的修改可能比空间域中的失真明显增加

③对于JPEG图像中的RDH,我们不仅要考虑视觉质量,还要考虑在嵌入过程中可能会增加的文件大小。

三、研究内容

1)在值为0的AC系数中嵌入秘密信息,使嵌入容量获得极大提升。

2)通过提出适用于零系数嵌入的频率选择策略,降低含密图像的文件增长。

3)通过提出适用于零系数嵌入的块选择策略,减少数据嵌入时的无效移位,降低含密图像的视觉失真。

四、实验结果

可看出Di算法的UIFS不稳定,这是因为Di算法的频率选择策略仅从视觉失真角度出发,但失真小的频率位置不一定文件增长小,因此其UIFS不稳定.本文算法得到的UIFS更稳定,且在相同秘密信息数量下,UIFS比Di算法平均降低0.25~0.6,这是因为本文在选择频率时模拟了信息嵌入的单位文件增量,能优先选择导致文件增长小的频率嵌入,而Di等人在选择频率时仅考虑视觉失真,没有考虑零系数嵌入引起的文件大小变化,导致文件增长较大.本文算法在文件增长方面优于Di算法,提出的频率选择策略能够降低零系数嵌入的文件增长.


 给出了没有使用块选择的算法(Di 算法)和使用了块选择策略的算法在嵌入不同长度的秘密信息时的PSNR 对比。观察图可看出,在相同秘密信息数量下,本课题得到的含密图像的PSNR 比Di 算法平均提高1.3~1.5dB,有效降低了含密图像的视觉失真。

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