基于小波变换的索引图像信息隐藏算法

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1、_______________________________________________________________________________www.paper.edu.cn1基于小波变换的索引图像信息隐藏算法刘春庆王执铨戴跃伟南京理工大学自动化系，210094（liu-chunqing@sohu.com）摘要：信息隐藏是一种新兴的信息安全技术，索引图像是当前开发的信息隐藏软件所使用的一类主要隐秘载体。目前的索引图像信息隐藏算法都是空域算法，安全性和鲁棒性不强，很难保证秘密信息的安全。本文引入了新的基于图像变换域的设计思想，提出了一种基于小波变换

2、的索引图像信息隐藏算法。该算法系统运用了图像格式转换、图像小波变换、人类视觉系统特性，克服了现有算法在安全性和鲁棒性方面的缺陷。理论分析和实验结果表明该算法对常用的攻击操作具有较强的免疫性。关键词：信息安全，信息隐藏，索引图像，小波变换中图分类号：TP391引言随着近年来因特网的快速发展，人们对各种信息的安全保护越来越重视。通常的信息安全保护方法是对信息进行加密处理，使攻击者不能理解保密信息的含义。但是加密的信息也显示了其重要性，容易引起攻击者的兴趣和攻击。因此，在许多情况下不仅需要保护信息的内容，还需要隐藏信息的存在性。信息隐藏是指将秘密信息不可见地隐藏到非保

3、密的载体中而不引人注意的技术，其基本要求是嵌入信息的不可见性、安全性、鲁棒性以及较高的信息隐藏容量。信息隐藏作为一种新兴的信息安全技术已经被引入到许多领域，如隐秘通信与数字水印是其两大主要应用分支。信息隐藏技术可以使用的数字载体包括图像、音频、视频等各种多媒体数据，而数字图像却是最理想、使用最为普遍的隐秘载体。作为一种常用的数字图像格式(如BMP、GIF格式)，索引图像(又称之为基于调色板的图像)使用某个特定的颜色空间中的一个子集为图像着色，将不同的颜色对应为不同的序号，各像素存储的是颜色序号而不是颜色本身。这种图像格式包括两个部分：一个以索引对(i,ci)列表

4、形式给出的N种颜色的调色板，该索引对把颜色向量ci分配给索引i，实际的图像数据分配一个调色板索引给一个像素点，这种方法极大地降低了文件的尺寸。索引图像信息隐藏技术已经得到了非常广泛的应用，目前开发的大多数信息隐藏软件如EzStego、Mandelsteg、S-tools、hide4PGP、Hide和Seek等都是以索引图像为隐秘载体。已有的索引图像信息隐藏算法都是空域算法，通常使用两种方法将秘密信息编码在索引图像[1-3]中：一种方法是将少量的信息编码到调色板，另一种方法是对调色板进行适当的处理后将信息编码到图像数据中。这些算法的实现虽然比较简单，信息隐藏容量也

5、比较大，但是鲁棒性和安全性都不强，攻击者既能够使用视觉分析方法或统计分析方法以很高的概率检测到本课题得到国家自然科学基金项目(60374066，60174005)；博士点基金项目(20020288025)资助。1_______________________________________________________________________________中国科技论文在线www.paper.edu.cn索引图像中秘密信息的存在，也可以用不同方法轻易地破坏掉隐藏的秘密消息而不会引起明显的图像降质。嵌入了秘密信息的索引图像在公开信道中传输时可能受到攻击者

6、的隐秘分析和各种信号处理攻击，因此现有的索引图像信息隐藏方法很难保证秘密信息安全完整地传送给接收者。设计安全、鲁棒的索引图像信息隐藏算法日益成为一个重要的研究课题。适当设计的图像小波域信息隐藏算法容易与人类视觉系统相匹配，嵌入信息的能量可以分散到整个图像中，具有较高的安全性和鲁棒性，而灰度图像小波域信息隐藏算法的研究已经相当成熟，有许多设计思想可以借鉴。基于此，本文引入了新的基于图像变换域的设计思想，提出了一种基于小波变换的索引图像信息隐藏算法，该算法有机地结合了图像格式转换、图像小波变换、人类视觉系统特性以及相关的通信理论，克服了现有算法在安全性和鲁棒性方面的

7、缺陷，对常用的攻击操作具有较强的免疫性，能够更好地满足信息隐藏技术的各种应用需求。2算法描述秘密信息的嵌入过程如图1(a)所示，第一步将作为载体的索引图像转换到YIQ颜色空间，第二步对Y分量进行k级小波分解，第三步对近似分量系数进行二维混沌置乱，第四步使用量化方法将预处理后的嵌入信息序列从左上角开始依次嵌入到近似分量系数中，第五步对嵌入信息后的近似分量系数进行逆置乱，第六步作小波逆变换重构Y分量，第七步将YIQ颜色空间的彩色图像重新转换成索引图像。秘密信息的恢复过程是嵌入过程的逆运算，如图1(b)所示。I,Q分量Y分量索引色颜色空k级LLk系信息LLk系数生成I

8、DWT图像间变换DWT数