基于同态加密机制的密文域图像可逆信息隐藏算法研究

摘要

随着科学技术和IT技术的高速发展及广泛应用，改变了传统在时域和空域的限制性。然而,IT技术的快速性、高效性、社会性及国际性等特点，使得人们在交流中共享数据的同时也带来了现实的资源安全问题。加密机制和信息隐藏技术从不同的维度起到了保护信息安全的作用，因此常常将二者结合起来使用，这样加密域可逆信息隐藏技术就发展起来了。然而，嵌入容量小、原始载体内容的安全性和水印信息的不可逆性是密文域下信息隐藏技术的主要问题。因此，在保证一定嵌入容量的前提下保护原始载体内容的安全性、在密文域下实现水印信息的完全提取及原始载体的无失真恢复对于密文域下信息隐藏技术具有重要意义。
　　本文的研究工作主要包括以下几个方面：
　　1.研究了国内外明文域及密文域可逆信息隐藏技术的相关知识、应用背景及意义。分析了明文域及密文域可逆信息隐藏技术的经典算法并且进行了归类，总结了对应算法的优点和不足之处。
　　2.针对明文域可逆信息隐藏技术中嵌入容量小等特点，提出了基于预测差值扩展的高效可逆水印方法。该方法中将图像像素进行分块，使每一个大块中含有7个像素，对7个像素又分为5个小块，利用预测差值扩展来进行水印信息的嵌入。一个大像素块中，一共可以得到10个预测差值，充分利用差值从而提高了嵌入容量。实验结果表明，该方法不仅提高了嵌入容量，而且实现了水印信息的可逆性和原始载体图像的无失真恢复。
　　3.针对密文域，在保护原始载体内容安全的前提下实现水印信息的可逆性及原始载体图像的完全恢复，提出了基于同态加密机制的密文域图像可逆信息隐藏方法。该方法中引入菱形预测方案、同态加密机制和差值直方图平移相结合的思想，对已有的密文域下可逆信息隐藏算法进行改进，提高了性能。实验结果表明，该方法在保证原始载体内容安全的前提下实现了密文域中水印信息的可逆性及原始图像的无损恢复。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要的研究工作及组织结构

第2章 图像可逆水印技术基础

2.1 图像数字水印原理及分类

2.2 可逆信息隐藏的经典算法

2.3 可逆水印主要的评价指标

2.4 本章小结

第3章 同态加密技术基础

3.1 同态加密技术概念及安全性分析

3.2 序列密码技术基础

3.4 本章小结

第4章 基于像素块预测误差扩展的高效可逆水印算法

4.1 引言

4.2 算法基本原理

4.3 可逆水印信息嵌入及提取算法

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第5章 基于菱形预测和差值直方图平移的密文域可逆信息隐藏算法

5.1 引言

5.2 原理分析

5.3 本文可逆水印嵌入算法

5.5 实验结果

5.6 本章小结

总结与展望

研究工作总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录 B 攻读硕士学位期间参与的科研项目