摘 要

随着互联网技术的飞速发展，人们逐渐习惯于在网上交流、购物、查询和发布各种信息，多媒体信息正在不断丰富着我们的生活。但诸如国家国防安全信息、军工研究资料、企业保密信息等涉及到国家和个人安全的机密信息在网络这样的开放的平台传输、安全性很难得到保障，信息安全问题日益严重；而对视频、音频等多媒体信息的版权保护也逐渐成为了人们关注的热点问题。对于这样的新形势，传统的加密技术已经无法满足信息安全的需求，于是人们又引入一种新兴技术——信息隐藏技术。信息隐藏技术作为信息安全领域的后起之秀，相较于加密技术可以使系统的安全性更强，为人们提供更加安全可靠的通信手段，具有广阔的发展前景。信息隐藏技术涉及到通信技术、信息编码理论、数据压缩技术、数字图像处理、人类视觉与听觉系统、计算机网络与应用等多领域科学知识，是一门复杂的综合性学科，作为一门新兴学科，虽然近几年来在理论和实际的应用方面都取得极大的进展，但是到目前为止仍有许多难题尚未解决，这严重限制其在实际中的应用，而且缺乏一个完整的理论体系也导致相关研究具有极大的盲目性。这是一个充满活力但又垦待开拓的研究领域，在这个领域，基于图像的信息隐藏技术是研究的热点发展相对比较成熟，已经广泛应用于实际生活中。

本文介绍了信息隐藏的理论知识、数字图像信息隐藏的基本概念和原理。然后针对以数字图像为载体的信息隐藏技术,详细阐述了其相关的几种算法的基本原理以及基于信息隐藏技术的两种质量评价体系,并利用MATLAB实现基于离散余弦变换的比较成熟的图像信息隐藏算法——水印的嵌入与提取,即将一幅比较小的水印图像根据一定的隐藏算法嵌入载体图像中,比较嵌入前后载体图像的变化，再提取水印图像分别与原图对比,并根据质量评价和五种常见图像攻击测试实验结果,分析算法的质量的优劣。

关键词:图像信息隐藏；图像质量评价；离散余弦变换

abstract

With the rapid development of Internet technology, people are getting used to the online communication, shopping, query and publish all kinds of information, multimedia information is constantly enrich our life. But such as national defense information security, military research data, confidential business information, such as related to national and personal security of confidential information in the network this open platform, transfer and security is very difficult to obtain the safeguard, the problem of information security is becoming more and more serious; and the copyright protection of video, audio and other multimedia information has gradually become the hot issues of concern. For such a new situation, the traditional encryption technology has been unable to meet the needs of information security, so people have introduced a new technology - information hiding technology. Information hiding technique in information security field an up and comer, compared with encryption technology can make the system more secure, for people to provide more secure and reliable means of communication, and has broad prospects for development. But as a new science, which involves communication technology, information coding theory, data compression technology, digital image processing, human vision and auditory system, computer network and application etc. in many fields of scientific knowledge is a complex subject, although in recent years in the theory and application have made great development, but so far has not yet formed a complete theoretical system, especially without a complete evaluation standard, many problems has not yet been resolved. This is a research field with a vibrant but Ken open. In this field, the information hiding technology based on image is relatively mature and has been widely used in real life.

This paper introduces the basic concepts and principles of information hiding theory and digital image information hiding. Then aiming at the digital image as the carrier of information hiding technology, a detailed explanation of the basic principles of the related algorithms and based on information hiding technology of two kinds of quality evaluation system. And by using the matlab implementation based on discrete cosine transform mature image information hiding algorithm -- the watermark embedding and extraction is a picture of a relatively small watermark image according to a certain hidden algorithm embedded in the carrier image in, before and after embedding of the carrier image changes, and then extract the watermark image respectively and image contrast and according to the quality evaluation and five common image attack experimental results. Analysis the pros and cons of the quality of the algorithm.

Key words: image information hiding；image quality evaluation；discrete cosine transform

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景 1

1.2 信息隐藏学的发展与研究现状 1

1.3 本文章节安排 2

第2章 信息隐藏技术 3

2.1 信息隐藏技术基本理论 3

2.1.1 信息隐藏的概念 3

2.1.2 信息隐藏的原理和模型 3

2.1.3 信息隐藏与信息加密原理比较 4

2.2 信息隐藏技术的分类与性能要求 4

2.2.1 信息隐藏技术的分类 4

2.2.2 信息隐藏技术的性能要求 5

2.3 信息隐藏技术的应用 6

第3章 基于图像的信息隐藏技术 8

3.1 图像信息隐藏技术概述 8

3.2 图像信息隐藏典型算法 8

3.2.1 空域信息隐藏算法 8

3.2.2 变换域信息隐藏算法 9

3.3 隐蔽图像质量评价和性能分析 9

3.3.1 图像质量的主观评价 9

3.3.2 图像质量的客观评价 10

第4章 基于DCT的图像信息隐藏实例 11

4.1 基于离散余弦变换(DCT)的图像信息隐藏算法 11

4.1.1 离散余弦变换(DCT)的定义 11

4.1.2 算法的原理和流程 11

4.2 数字水印的嵌入与提取 12

4.3 信息隐藏算法的攻击检测 14

4.4 数据检测分析 18

第5章 总结与展望 20

5.1 总结 20

5.2 展望 20

致谢 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1 选题的背景

20世纪末以来，计算机网络和通信技术在全世界范围内得到了飞速发展，这极大地方便了人们之间的交流和沟通。与此同时，人们也越来越习惯于在网上查找或传递信息资源、购物、听音乐和看视频等等，各种各样的多媒体数字产品极大的丰富了我们的生活,但是随之而来的副作用也越来越明显。随着互联网时代的到来，信息安全问题日益严重，给信息产业的发展造成了严重的阻碍。人们对信息安全的认识也从保护信息的机密性和可获性不断深入到信息的版权保护。秘密信息的传输和存储的安全则是政府和企业更重视的问题，党政机关和军工等的涉密资料、尖端科技研究数据、企业秘密信息交流等重要的信息传输都需要安全的保证。信息隐藏技术将机密信息嵌入到公开的文本文件、图像、视频及语音等多媒体信息中，然后进行公开的传递，为解决这些信息安全问题提供了技术上的支持^[1]。

1.2 信息隐藏学的发展与研究现状

在以Intemet为代表的全球信息化迅猛发展的今天，人们对知识产权保护和信息安全的需求不断增长，而信息加密技术的局限性也表现的越来越明显，所以世界各国对信息隐藏技术的研究兴趣迅速增长。“信息隐藏技术”即“Steganography”，这一词源于希腊语的“Steganos”和“Graphia”，字面意思是“掩饰性地写”，因为在古希腊，间谍会将想要传递的信息写在蜡板上再传递^[2]。在古代中国，人们通常会以藏头诗、藏尾诗甚至绘画的形式隐蔽的将想要表达的意思表达出来。在二战中，德国的情报机关通过将情报变成乐谱将一些重要的情报传递出去，其实这些都可以说是信息隐藏技术思想的开始。网络时代的到来使得数字化产品充满我们的生活，给这些历史悠久、不断创新的的思想赋于了新的表达方式，现代的信息隐藏技术由此而来。

1996年5月，在英国剑桥召开了第一届国际信息隐藏学术讨论会，此次会议的圆满完成标志着信息隐藏学学科正式诞生。至今为止，国际信息隐藏学术研讨会已经在美国、德国等多个国家举行多次，国际学术界也陆续发表了学多关于信息隐藏的文献，出版了与信息隐藏相关的专题，许多关于信息隐藏技术的试验和研究在火热进行中。1999年全国信息隐藏学术研讨会的顺利举办，标志着国内关于信息隐藏技术的研究的兴起。现在这项研讨会在中国已经成功举办了十余届，促进了我国信息隐藏研究的专家学者门的交流学习和我国的信息隐藏实际应用的发展。