降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏

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．