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1、上海交通大学 硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 姓名：江彦斌 申请学位级别：硕士 专业：理学 指导教师：曾进 20080101 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 抗统计分析图像密写算法 抗统计分析图像密写算法 摘 要 信息隐藏技术作为秘密通讯的新手段， 不仅在现代军事战争和国 家安全部门通讯中有重要的应用价值，而且在开放的网络环境下，在 电子商务交易中的票据追踪和防伪等电子政务和金融交易中具有很 高的商业运用价值。 信息隐藏的重要问题是安全性，它通常与密写信息嵌入量有关。 嵌入信息量越大，相对而言，安全性会变得越差，因而对大量信息的 嵌入问题， 密写算法的安全性显得尤为重要
2、。 本文即针对这一问题 （在 一个图像中嵌入同等大小的图像） ，作了以下研究工作： 1，依据人眼视觉特性，引入一个图像的分类标准，对载体图像 进行划分，并根据分块图像的特性来确定信息的嵌入量，可有效避免 在相对平坦的区域，由于嵌入量过大而导致的被发现的可能性。 2，针对密写后分类系数发生越界的问题。在理论上进行分析， 估计发生越界的概率，为上述的分类方法的实施提供了一个保障。同 时，针对越界这一小概率事件，提出码距标志的确认方法，彻底扫清 了由于越界带来的恢复问题。 3，提出了采用双向变化有记忆的 GLSB 密写方法，使得密写以后 的直方图与原图相比变化更小， 从而降低密写造成的图像变化和失真
3、 程度。 基于上述工作，我们提出基于图像分类的抗统计密写算法，可有 效提高密写安全性，最后的测试数据和结果也验证了上述的结论。 关键词： 图像信息隐藏 分类 LSB 安全性 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 THE METHOD OF IMAGE STEGANOGRAPHY THE METHOD OF IMAGE STEGANOGRAPHY COUNT STATISTIC ANALYSIS COUNT STATISTIC ANALYSIS Abstract Information hiding, as a new method of secret communication,
4、is used not only in modern military affairs but also in country security department. Moreover, under the open internet environment, it can also apply to the financial field including bill pursue and electrical government affairs. The key problem of information hiding is of security. It is related to
5、 the embedding amount. Generally, the embedding amount larger, the security worse. The article does the following works to the problem (embedding an image in the image of the same size): 1, Concidering the human vision system, point out a classify standard, which classifies the carry-image according
6、 to its character. This method can avoid the possibility effectively that the secret information may be found out where amount of information are embedded in the plat areas 2, Considering the problem of over gate, research it in theory and estimate the possibility. To offer a guard, the article poin
7、ts out the confirm method called “code distance”. 3, Point out a new embedding method : use the two directions embedding and the direction depend on the change that has happened because of the embedding formerly, witch decrease the difference of the carry-image and embedded image. That is the method
8、 called GLSB. Base on the above works, the method of image stegangraphy count statistic analysis offers. The method can effectively improve the security of stegangraphy. The test results in the end also prove the conclusion. Key words: Image Hiding, Classify, LSB, Security 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 上
9、海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 2 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部
10、门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 第一章第一章 绪论 绪论 1. 1 密写的研究背景与意义密写的研究背景与意义 随着以 Internet 为标志的网络时代的到来，网络技术已经广泛渗透到各个领域，网络 上流动的不
11、仅仅是各种文字信息， 更多的是各种数字多媒体信息(包括声音、 图像、 视频等)， 多媒体信息的交流已达到了前所未有的深度和广度，其内容和形式也日益丰富。然而，网络 是柄“双刃剑” ，在提供信息共享为人们带来便捷通信的同时也投下了不安全的阴影，如网 上信息被泄露和假冒、 电子商务中的非法盗用和篡改、 多媒体作品的版权侵犯、 黑客的入侵、 计算机病毒的蔓延、不良信息传播等，网络上每一台计算机都可能被其它计算机攻击，网络 信息安全已成为影响个人利益、经济发展、社会稳定、国家安全的重大问题。 世界各国都十分重视信息安全领域的研究， 其研究范围已经从早期的通信保密发展至目 前的信息安全保障。1998 年
12、美国国家安全局(NSA)制定了信息保障技术框架 ，提出了“深 度防御策略” ，确定了包括网络防御在内的深度防御目标；2000 年 1 月，美国发布了保卫 美国的计算机空间一保护信息系统的国家计划 ；俄罗斯在 1995 年颁布了联邦信息、信息 化和信息保护法 ，提出了保护信息的法律责任；2000 年普京总统批准了国家信息安全学 说 ，明确了为确保信息安全首先要采取的措施等；日本已经制定了国家信息通信技术发展 战略，强调“信息安全保障是日本综合安全保障体系的核心。而目前我国信息与网络安全的 防护能力还处于发展的初级阶段， 当前的信息安全研究处于忙于封堵现有信息系统的安全漏 洞阶段， 迫切需要加强我
13、国自主产权的信息安全技术和信息设各的研究与开发， 建立完善的 信息安全系统，构建国家信息安全保障体系。以此保证我国信息化的健康发展，确保国家安 全和社会稳定。 谈到信息安全， 人们首先会想到的是信息加密(Encryption)。 信息加密的目的在于将可 读的内容转变为无法识别的内容， 使得截获这些信息的人无法阅读， 同时信息的接收者能够 验证接收到的信息是否被其他人篡改或替换过。 而加密方法的致命的缺点， 就是它明确地提 示攻击者哪些是重要信息，容易引起攻击者的好奇和注意，有被破解的可能性，一旦加密文 件经过破解后其内容就完全透明，起不到信息保护作用；即使破解失败，他们还有可能将信 息破坏，使
14、合法的接收者也无法阅读信息内容，同样不利于信息传递。因此，信息加密并不 能很好的解决现代社会出现的新问题。 在这种形势下，具有伪装特点的新兴的信息安全技术-信息隐藏技术(Information Hiding)应运而生，成为数字媒体保护的有效手段，并迅速成为国际上的研究热点。信息隐 藏技术和信息加密技术的理念完全不同， 信息加密仅仅保护了信息的内容不被非法接收者所 理解， 而信息隐藏不仅保护了信息的内容而且稳藏了秘密信息通信的存在， 让非法接收者察 觉不到通信的存在， 它的安全性起源于攻击者感知上的不敏感和麻痹性。 信息隐藏技术和信 息加密技术不是互相矛盾、互相竟争的，运用恰当策略相互融合可能会
15、结合出更好的应用。 经过短短几年的发展， 信息隐藏已经成为信息安全领域中一个重要的研究课题， 在计算 1 上海交通大学硕士学位论文 抗统计分析图像密写算法 机、通讯、保密等领域有着广阔的应用前景，它在各个方而的研究有着广泛的理论意义和现 实意义。 信息隐藏技术作为秘密通讯的新手段， 可以在现代军事战争中和国家安全部门通讯中进 行信息的秘密传输， 确保重要信息传递的安全性和准确性， 这预示着信息隐藏技术在军事方 而的巨大应用价值。 信息隐藏技术作为在开放的网络环境下的新型安全技术， 可以做到电子商务交易中的票 据追踪和防伪、 提供安全的网上电子政务和金融交易， 这些都预示着信息隐藏技术在商业上
16、的巨大应用前景。 此外，知识产权保护，信息标题和注释数据完整性鉴别，远程医疗系统等都受益于信息 隐藏技术。正是出于这些原动力，信息隐藏日益成为国际上活跃的研究领域。 图像信息生动、形象，因而被人类广为利用，是人类表达信息的主要手段之一，也是 多媒体技术的最为重要的信息存储与传输格式。 因此， 图像信息隐藏技术更有其重要研究意 义和研究的紧迫性。 本课题着重对图像隐藏算法进行研究， 研究结果可以为现有图像信息安 全系统提供一个有力的补充，便于加强图像信息网络传播的安全性、稳健性。 1. 2 密写的研究现状密写的研究现状 在以 Internet 为代表的全球信息化迅猛发展的今大，由于对保护知识产权的不断增长 的需求， 以及受到使用密码加
