基于能量权重的信息隐写算法设计与研究

• 作 者: 雷敬祥
• 机 构: 长安大学
• 出 处: 长安大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 信息隐写 三维模型 环形解析 局部高度 Mean Shift

信息隐写、密码学和安全信道是秘密通信的三种基本方式。本论文以信息隐写相比另外两种方法的优势入手,研究了基于载体的信息隐写技术让秘密信息在公共信道中传输的方法。论文以信息隐写技术的性能需求为衡量指标,主要以数字图像和三维模型为隐写载体,以设计和研究基于能量权重的信息隐写算法为手段实现高性能的秘密信息隐写和传输。信息隐写技术研究主要集中在隐写区域以及嵌入规则的设计上,因此本文首先研究隐写区域及信息嵌入规则,并对评价信息隐写算法优劣的性能指标进行分析。在此研究基础上,提出了两种信息隐写算法。(1)基于空间域lαβ环形解析的信息隐写算法:首先,将数字图像按照组合位平面规则生成l、α、β分量的灰度图;其次,将影响可视性较小且冗余性较大的α、β分量灰度图作为载体图像,并进行圆环等量的区域分割;最后,通过修改α、β相应灰度图圆环区域内的像素值,以达到隐写秘密信息的目的。该算法充分考虑l、α、β能量权重对信息隐写算法的关联特性,以圆心对称的环形区域内隐写相同的秘密信息的方法,尤其对旋转性攻击和剪切具有较强的鲁棒性,通过改变圆环数和区域面积以增减嵌入信息量。实验表明该算法有良好的抗旋转性、抗剪切性。(2)基于三维轮廓解析的信息隐写算法:首先根据局部高度描述三维模型顶点的能量和结构特性;其次利用Mean Shift聚类分析法将各个顶点按照局部高度值分为能量特性不同的三类。以三类顶点为载体,采用隐藏信息与载体能量特性匹配的方式,通过修改三类顶点的结构特性指标,实现不同信息的嵌入。实验结果显示,该算法各项性能均衡,尤其具有较好的抗分析性和感知篡改性,且嵌入容量较大。论文主要研究了隐写区域及嵌入规则,并提出了两种新的算法,研究内容有望帮助人们在信息隐写算法的设计、分析方面提供参考模型。文中算法的提出,改善了传输过程中载体信息被攻击(旋转、剪切)时,秘密信息提取的完整性和可辨识性,并基本满足了信息传输过程中隐蔽性、安全性的要求。