基于随机矩阵的自适应图像信息隐藏方法的研究

作     者：张劭辰 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张明武

授予年度：2020年

学科分类：0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：信息隐藏 像素对 参考矩阵 自适应 随机矩阵 

摘      要：通过基于图像的信息隐藏技术进行秘密信息的传递在信息隐藏领域展现出越来越多的活力。与密码学需要对秘密信息进行加密的方式不同,该技术通常先将秘密信息隐写在普通图像中,然后再通过互联网进行传输,从而保护秘密信息的安全。在信息隐藏领域中,隐写容量和隐写图像质量是信息隐藏方案的两个主要性能指标。传统信息隐藏方案通常存在隐写容量固定且不高或者隐写图像质量不高的问题。因此,如何设计同时确保高隐写容量和高隐写图像质量的图像隐写方法成为了当前的研究热点。为了提升信息隐藏方案所生成的隐写图像质量和隐写效率,本文对秘密信息的隐写方式进行了重新设计。本文提出了一种基于随机矩阵的高效信息隐藏方案,通过构建随机矩阵对信息隐藏方案。通过将随机矩阵作为秘密信息隐写时的参考矩阵,由于随机矩阵的特性使得检索秘密信息的集合很小,减少了对隐写图像的修改幅度,提高了隐写图像质量和隐写效率。该方案可以在每个像素隐写1.5比特的同时,保持PSNR为49.95dB的隐写图像质量,并保证通过减小隐写集合来提升隐写效率。为了适应不同的隐写需求和提升隐写方案的隐写容量,本文还提出了一种基于随机矩阵的自适应大容量信息隐藏方案。该方案给出了一种对随机矩阵进行扩展的方法,可以实现根据不同隐写容量需求生成相应的随机矩阵并实现相应的秘密信息隐写。实验对比表明该方案不仅可以支持在不同的隐写容量场景下进行秘密信息的隐写,而在在相同隐写容量下隐写图像的质量也有所提升。本文对于提出的两个图像信息隐藏方案,分别从设计理论,隐写过程进行了详细的说明,并通过仿真实验给出了两个方案在隐写效率、隐写图像质量、隐写容量、安全性方面的分析。实验结果表明,两种方案在隐写容量和隐写图像质量方面相较于之前的方案具有一定优势。