Algorithm 版 (精华区)

发信人: AA (积极的人生、美好的人生), 信区: Algorithm
标  题: 数字图象信息安全的算法研究(zz)
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年05月24日18:42:02 星期五), 站内信件


  数字图象信息安全，是伴随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展而产生的新问题。
近年来，数字图象技术逐渐克服了往日因存储量巨大而带来的困难，成为信息表达方式
的主流，这与人类认知世界的基本方式是相吻合的。然而，问题由之而生，如何保证数
字图象信息的安全成为国际上热门的研究课题。数字图象信息安全是数学、密码学、信
息论、计算机视觉以及其它计算机应用技术的多学科交叉的研究课题。
在本论文中，主要研究数字图象信息安全中的隐藏和伪装算法，归纳为如下四个方面：

1．数字图象置乱，起源于早期的经典加密学理论和电视图象应用技术，对数字图象的空
间域进行类似于经典密码学对一维信号的置换，或者修改数字图象的变换域参数，使得
生成的图象成为面目全非的杂乱图象，从而保护了数字图象所要表达的真实内容。我们
提出了基于数学变换技巧的五种新算法，即幻方排列、Arnold变换、FASS曲线、Gray代
码、生命模型，有效地应用于数字图象信息安全处理过程的预处理和后处理，更大程度
地保证数字图象的信息安全；此外，这些算法还可以作为对数字图象甚至是其它数字化
信息的一种特殊的加密手段。
2．数字图象信息隐藏，与经典密码学中的信息隐藏类似，将需要保密的数字图象信息隐
藏在另外一幅公开图象中，充分利用公开图象本身所具有的迷惑性，降低攻击者的注意
力，减少遭受攻击的机会，从而在很大程度上保护了数字图象的安全性。我们提出了调
配融合算法、创造了"中国拼图"（Tangram）算法，高质量地应用于数字图象信息隐藏；
此外，还研究了不同算法的综合技术，用于不同信息载体（声音、图象）中的多媒体数
据之间的信息隐藏，取得了成功的经验。
3．数字图象水印技术，是将代表著作权人身份的特定信息（即数字水印），按照某种方
式植入电子出版物中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取出该数字水印，从而验
证版权的归属，确保电子出版物著作权人的合法利益，避免非法盗版的威胁。我们将在
介绍国际上关于数字水印技术的研究发展状况的基础上，研究正交变换（离散余弦变换
DCT、离散小波变换DWT）对数字水印的应用，特别提出了一类新的正交变换（U-system
）方法，给出植入与提取的实现过程，并对鲁棒性进行了分析。
4．数字图象分存，不仅可以实现保密信息的隐藏，还可以达到保密信息分散的目的。这
样不仅使得非法攻击者要耗费精力去获取所有恢复保密信息需要的内容，而且使得保密
信息拥有者们互相牵制，提高了信息的保密程度。我们将在介绍Shamir的密钥分存理论
的基础上，从讨论二值图象的可视分存出发，对彩色图象的分存进行了研究，提出三种
新的分存方法。这些方法是通过计算过程完成原始图象的恢复，在计算机上实现起来方
便、快捷，具有很大的灵活性。
此外，我们还将简单介绍已有的几种针对数字图象水印方案的攻击方法。
最后，我们将对本文所做工作进行总结，并讨论将来可能继续的研究方向。
Digital image information security is a new research topic which is appearin
g and developing along with the rapid progress of internet and multimedia. R
ecently, digital image techniques overcame those problems that caused by lar
ge amount of data, becoming the main measure of information representation. 
It is inosculated to the nature method of people to apperceive the real worl
d. However, new problems appear, how to protect the security of those digita
l image information become the most popular research interest.
Digital image information security involves with mathematics, cryptology, in
formation theory, computer vision and other computer applied techniques. In 
this thesis, we will mainly research on hiding and covering algorithms of di
gital image information security, concluded in the following four facets:
1. Digital image scrambling came from the early classical cryptology theory 
and TV image applied technique. For digital images, it means to do a kind of
 replacement in their spacial domain just like to one dimensional signal in 
classical cryptology, or modify their frequency coefficients. Digital images
 will become disturbed after scrambling, and in this sense, protect their re
al content. We will present five novel digital image scrambling algorithms b
ased on mathematical transform techniques, involve with magic square, Arnold
 transoform, Gray code, Conway's game. Our algorithms can be used not only a
s the pre-process and post-process of other digital image information securi
ty schemes, but also as the a kind of special encryption schemes for digital
 images and even other digitized information.
2. Digital image information hiding is a subject of the most popular researc
h topic called information hiding. For a given digital image which we want t
o keep it secret(secret image), we just hide it into another ordinary digita
l image(public image), take full advantage of the characteristic of images t
hat they can 'puzzle' human eyes directly, use the host public image to prot
ect the secret image. In this thesis, we will discuss and present some novel
 digital image hiding algorithms. They can be realized in the spacial domain
 or frequency domain of digital image, make the use of the redundancy data o
f digital images and their 'puzzle' property, to satisfy the requirement of 
"what we saw is not what we get". We will present harmonic amalgamation algo
rithm, create Tangram algorithm, efficiently used them in digital image hidi
ng; furthermore, we research on combination of different algorithms, in orde
r to hide multimedia data into different kind of host (such as sound and ima
ge), and got successful experiments.
3. Digital image watermarking is aimed at authentication and copyright prote
ction for those electronic publications, and decrease the degree of threaten
 caused by private copies. Digital watermark is a kind of certain informatio
n about the author, it could be embedded into electronic publications by dif
ferent schemes. When dissension occurs, we only need to pick up the digital 
watermark to affirm the ownership. Based on introducing the international de
velop status of digital watermarking, we will research on orthogonal transfo
rms (discrete cosine transform and discrete wavelet transform) and their app
lication in digital watermarking, especially, we will present a new kind of 
orthogonal transform (U-system). We will give some digital watermarking and 
detection schemes, and analysis the robustness of them.
4. Digital image visual cryptology(or so-called visual sharing) has profound
 mathematical background and cryptology application. Digital image visual cr
yptology can not only protect the image information, but also make it stored
 dispersedly. Its effects include two facets: potential attackers may be exh
austed to collect all the information in order to recover the secret; on the
 other hand, those secret owners will be controlled reciprocally. We will st
art from introducing Shamir's secret sharing theory and his 1-bit digital im
age visual sharing scheme, then present a kind of novel schemes for sharing 
1-bit digital image based on shift, after that, present some kind of computa
tional sharing schemes for color digital images.
Furthermore, we will briefly introduce some kinds of existed attacking metho
ds which are aimed at digital image watermarking schemes.
At last, we will summarize our research work, and discuss those potential re
search topics in future.

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                人世间的事谁也无法掌握
                  该执著的  永不怨悔
                  改舍去的  不在牵挂
                  改珍惜的  好好把握

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 天外飞仙]