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随着多媒体技术和互联网技术的迅速发展,数字图像的安全问题变得十分突出,也成为信息安全的一个重要研究方向,其主要包括数字图像的加密、隐藏、数字水印和图像分存等课题。目前人们主要集中研究数字图像的加密技术、隐藏技术和数字水印技术等,而对数字图像分存技术研究较少。数字图像分存技术作为数字图像安全的一个重要课题,其主要研究如何将一幅或多幅秘密图像经过分解生成n份影子图像,这刀份影子图像之间没有任何包含关系,只要获得影子图像中的t(t≤n)份,就可以恢复该秘密图像,如果影子图像少于t(t≤n)份,则秘密图像就无法得到恢复。数字图像分存技术为秘密图像合理地创建了备份,克服了以往保存副本的数量越大,安全性泄漏的危险就越大,保存副本的数量越小,则副本丢失的风险越大的缺点。因此,数字图像分存技术作为保护敏感数字图像信息的重要工具,在数字图像管理、图像数据的安全等方面有着非常广泛的应用。本文主要做了以下几方面的研究:
1、对当前数字图像分存技术研究工作进行了比较系统全面的总结和分析。
首先介绍了图像和数字图像的基本概念、数字图像的质量评价方法和评价指标、(t,n)门限定理以及分存技术背景,其次回顾了视觉分存技术和已经存在的数字图像分存技术,如利用拉格朗日多项式的常数项进行分存、基于动直线的图像分存、基于中国剩余定理的图像分存方法等
2、利用伽罗瓦域的拉格朗日插值多项式的各项系数进行数字图像分存。
介绍了实数域和伽罗瓦域的拉格朗日插值算法,利用伽罗瓦域的拉格朗日插值多项式的各项系数进行分存,给出了分存与恢复的直接公式、类C语言算法和具体步骤,并通过实例得到验证。
3、对不同的伽罗瓦域内的图像分存进行了比较和讨论。
通过大量实验,对数字图像分存所表现出的综合性能:安全性、数据膨胀率、抗破坏性等进行比较,对图像如何进行分块以及数据膨胀率如何进行有效控制给出了最理想的方法。
4、利用二维可逆细胞自动机进行数字图像分存。
首先介绍了二维细胞自动机模型,给出了分存和恢复步骤,并通过实例得到验证,该方法简化了拉格朗日插值的复杂计算,仅需简单的迭代操作就能成功。并通过分析,该方法是一个计算上安全的、完备的。
5、提出一个基于低位优化替换的自适应图像隐藏算法。
该算法通过对载体图像聚类分析,根据图像视觉特性自适应地调整载体图像像素中嵌入秘密信息的位数,并对嵌入了信息的像素位进行优化调整,提高了图像隐藏的质量。同时可以通过嵌入深度矩阵来确定哪些是受到破坏或者有噪声的影子像素,提高了影子图像的鲁棒性。