基于二值图像的信息隐藏算法研究

论文总字数：25930字

摘 要

近年来，随着通信技术和互联网技术的高速发展，传真、图书及个人文档等文件都被数字化并存储。而基于二值图像的信息隐藏技术对于传真系统和数字文档保护有很大的帮助作用。二值图像与灰度图像和彩色图像的最大区别在于其每一个像素点只有两种可能的取值或灰度等级状态，最大的优点是存储简单，结构紧凑。而另一方面，其对于改变像素点取值的敏感性也远远高于其他种类的图像。传真系统中最常见的图像为中文文本图像和英文文本图像，通常我们采用分块嵌入的方法在图像中加入隐藏信息。本文首要关注点集中在二值图像的分块方式、可翻转像素点选取及信息嵌入和提取过程。在嵌入信息前，本文提出对待嵌入信息进行置乱以提高安全性，并讨论分块的奇偶性、4-连通性、8-连通性对于信息隐藏效果的影响。其次，对嵌入容量、视觉失真度和计算复杂度三个技术指标进行比较和分析，引入视觉失真评分表来量化各种算法的视觉失真，调整参数以根据不同需求嵌入信息并以减小视觉失真为目的进行算法改进。最后，在对各种算法仿真实现的基础上，在IP传真通信系统中调试并测试信息隐藏效果。

关键词：二值图像、信息隐藏、可翻转像素点、分块方式、嵌入容量、视觉失真度

Research about information hiding algorithm based on binary image

Abstract

In recent years, with the rapid development of communication technology and Internet technology, fax, books and other personal documents are digitized and the stored. Information hiding technique based on the binary image is very helpful in the protection of fax and digital document. The biggest difference between binary images and grayscale or color images is that each pixel in it has only two possible values ​​or gradation state and its biggest advantage is simple storage and compact structure. On the other hand, the sensitivity to the change of pixel values is also much higher than other types of images. The most common image of fax system is Chinese and English text images and we usually use the block-based method to embed information in the image. The primary focus of this article is about the block mode, pixels that can be flipped and information embedding and extracting process of binary image. Before embedding information, we propose a scrambling method to improve security. We will discuss the influence of sub-block’s parity, 4-connectivity, 8-connectivity on information hiding. Secondly, we will analyze the embedding capacity, visual distortion and computational complexity of each algorithm along with introducing score sheet to quantify the visual distortion of each algorithm and adjusting the parameters to embed information according to different needs. We also improve the algorithm in order to reduce visual distortion. Finally, on the basis of various algorithms implemented on simulation, we set up an IP facsimile communication system and test the effects of information hiding.

Key words: Binary image, information hiding, pixels can be flipped, block mode, embedding capacity, visual distortion

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 二值图像信息隐藏背景及研究现状 1

1.3 课题研究意义及难点 3

1.4 论文结构安排 3

第二章 基于分块嵌入的二值图像信息隐藏算法研究 5

2.1 分块嵌入的基本概念 5

2.2 信息嵌入和提取过程 5

2.3 分块方式选择 6

2.3.1 固定2*2分块 7

2.3.2 固定3*3分块 7

2.3.3 逐行分块（NIB）和隔行分块（IB） 7

2.4可翻转像素点选取准则 7

2.4.1 基于分块奇偶性判决 8

2.4.2 基于分块连通性判决 8

2.4.3 基于分块奇偶性及连通性判决 10

2.5 本章小结 10

第三章 基于二值图像的人眼视觉特征及重要参数 12

3.1 嵌入容量 12

3.1.1 嵌入容量与分块方式之间的关系 12

3.1.2 嵌入容量与视觉失真的关系 12

3.2 视觉失真度量化 12

3.2.1视觉失真表 13

3.3 计算复杂度 13

3.4 本章小结 14

第四章 仿真实验及分析 15

4.1 Matlab仿真实现过程简介 15

4.2 Matlab仿真实验结果分析 17

4.2.1基于嵌入容量的比较 17

4.2.2基于视觉失真的比较 20

4.3 本章小结 23

第五章 基于IP传真通信系统的二值图像信息隐藏算法实现 24

5.1 IP传真通信系统搭建 24

5.1.1 传真技术发展概述 24

5.1.2 IP传真通信系统的优势及具体实现 24

5.2 使用IP传真通信系统收发文件中存在的问题及解决方案 24

5.3 本章小结 26

第六章 总结与展望 30

6.1全文工作总结 30

6.2研究展望 30

致谢 32

参考文献（Reference） 33

第一章 绪论

1.1 引言

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：25930字