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基于彩色靜止數(shù)字圖像的信息隱藏技術(shù)研究(三)

2007/8/10 15:04:24 人評(píng)論

基于上述討論,信息隱藏技術(shù)不同的應(yīng)用背景及相應(yīng)的技術(shù)需求歸納如表2.1所示。表2.1 信息隱藏技術(shù)的不同應(yīng)用背景及相應(yīng)的技術(shù)需求 技術(shù)需求 魯棒型水印技術(shù)需求魯棒型水?。ò鏅?quán)保護(hù))脆弱型水印(篡改驗(yàn)證)擴(kuò)充數(shù)據(jù)的嵌入魯棒性要求的強(qiáng)弱蓄意攻擊強(qiáng)弱不要求非幾何失真變換(濾波、壓縮等)強(qiáng)較弱較強(qiáng)幾何失真變換(仿射變換、剪切等)強(qiáng)較強(qiáng)較強(qiáng)無失真變換強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)所需嵌入的數(shù)據(jù)量較小較小大簽字信號(hào)的不可見效果好好較好除基于不同的應(yīng)用背景外,信息隱藏技術(shù)還有其它的一些分類方法。根據(jù)隱藏?cái)?shù)據(jù)的嵌入方法不同,信息隱藏技術(shù)可分為以下兩類:(1) 在變換域(Transformation Domain),如傅立葉變換(FFT)域、離散余弦變換(DCT)域、離散小波變換(DWT)域等上實(shí)現(xiàn)信息的嵌入。這類技術(shù)主要是通過修改主信號(hào)某些指定的頻域系數(shù)來嵌入數(shù)據(jù)。考慮到對(duì)低頻區(qū)域系數(shù)的改動(dòng)可能會(huì)影響到主信號(hào)的感知效果,而高頻系數(shù)有易被破壞,因此,信息隱藏技術(shù)一般選取信號(hào)中頻區(qū)域上的系數(shù)來嵌入簽字信號(hào),從而使之既滿足不可感知性,又滿足對(duì)諸如失真壓縮等操作的魯棒性。(2) 直接在空域(Spatial Domain)上實(shí)現(xiàn)信息的嵌入。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是快捷,并且對(duì)于主信號(hào)的幾何變換、壓縮等操作具備一定的抵抗能力,但對(duì)于信號(hào)濾波、加噪等操作的魯棒性較差。根據(jù)檢測(cè)過程中是否需要無隱藏?cái)?shù)據(jù)的原始主信號(hào),信息隱藏技術(shù)可分為盲提取(Blind Retrieval)和非盲提?。∟on-Blind Retrieval)兩類。由于信息隱藏技術(shù)中數(shù)據(jù)的嵌入與數(shù)據(jù)的檢測(cè)或提取之間存在著天然的依賴關(guān)系,因此在設(shè)計(jì)嵌入算法時(shí)必須考慮到數(shù)據(jù)恢復(fù)的可能性。顯然,若數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)未嵌有簽字信號(hào)的原始主信號(hào)可知,那么只要所設(shè)計(jì)的嵌入算法可逆,并同時(shí)依賴一定的信號(hào)檢測(cè)技術(shù),在理論上即可以保證檢測(cè)算法的成功性。但若原始主信號(hào)未知,信息隱藏的檢測(cè)或提取算法設(shè)計(jì)起來就會(huì)更加復(fù)雜,在利用信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的同時(shí),還依賴于信號(hào)估計(jì)和預(yù)測(cè)技術(shù),以及巧妙的算法設(shè)計(jì)策略。由于盲提取信息隱藏技術(shù)更具有實(shí)用價(jià)值,它也越來越受到更多的關(guān)注。3 彩色圖像的BMP文件格式BMP圖像文件格式,是微軟公司為其WINDOWS環(huán)境設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像格式,并且內(nèi)含了一套圖像處理的API函數(shù)。隨著WINDOWS在世界范圍內(nèi)的普及, BMP文件格式越來越多地被各種應(yīng)用軟件所支持。BMP圖像文件是位圖文件,位圖表示的是將一幅圖像分割成柵格,柵格的每一點(diǎn)稱為像素,每一個(gè)像素具有自己的RGB值,即一幅圖像是由一系列像素點(diǎn)構(gòu)成的點(diǎn)陣。位圖文件格式支持4位RLE(行程長度編碼)以及8位和24位編碼。在本文中我們只處理 24 位格式。24位BMP圖像文件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為: ① 每個(gè)文件只能非壓縮地存放一幅彩色圖像;② 文件頭由54個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)段組成,其中包含有該位圖文件的類型、大小、圖像尺寸及打印格式等; ③從第55個(gè)字節(jié)開始,是該文件的圖像數(shù)據(jù)部分,數(shù)據(jù)的排列順序以圖像的左下角為起點(diǎn),從左到右、從下到上,每連續(xù)3個(gè)字節(jié)便描述圖像一個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息,這三個(gè)字節(jié)分別代表藍(lán)、綠、紅三基色在此像素中的亮度,若某連續(xù)三個(gè)字節(jié)為:00H,00H,F(xiàn)FH,則表示該像素的顏色為純紅色。以下我們?cè)敿?xì)討論位圖文件的具體結(jié)構(gòu)。3.1、位圖文件的標(biāo)頭標(biāo)頭包含位圖文件的類型大小信息和版面信息。結(jié)構(gòu)如下[2]: typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {  UINT bfType;  DWORD bfSize;  UINT bfReserved1;  UINT bfReserved2;  DWORD bfOffBits;}BITMAPFILEHEADER;  下面是對(duì)這個(gè)清單中的代碼元素的說明:bfType:指定文件類型,其值始終為"BM"。bfSize:指定整個(gè)文件的大小(以字節(jié)為單位)。bfReserved1:保留 -- 一般為0。bfReserved2:保留 -- 一般為0。bfOffBits:指定從 BitmapFileHeader 到圖像首部的字節(jié)偏移量?,F(xiàn)在我們已經(jīng)知道位圖標(biāo)頭的用途就是標(biāo)識(shí)位圖文件。讀取位圖文件的每個(gè)程序都使用位圖標(biāo)頭來進(jìn)行文件驗(yàn)證。3.2、位圖信息標(biāo)頭隨后的標(biāo)頭稱為信息標(biāo)頭,其中包含圖像本身的屬性。下面說明如何指定 Windows 3.0(或更高版本)設(shè)備獨(dú)立位圖 (DIB) 的大小和顏色格式: typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {  DWORD biSize;  LONG biWidth;  LONG biHeight;  WORD biPlanes;  WORD biBitCount;  DWORD biCompression;  DWORD biSizeImage;  LONG biXPelsPerMeter;  LONG biYPelsPerMeter;  DWORD biClrUsed;  DWORD biClrImportant;} BITMAPINFOHEADER;  以上代碼清單的每個(gè)元素說明如下:biSize:指定 BITMAPINFOHEADER 結(jié)構(gòu)所需的字節(jié)數(shù)。biWidth:指定位圖的寬度(以象素為單位)。biHeight:指定位圖的高度(以象素為單位)。biPlanes:指定目標(biāo)設(shè)備的位面數(shù)。這個(gè)成員變量的值必須為1。biBitCount:指定每個(gè)象素的位數(shù)。其值必須為1、4、8或24。biCompression:指定壓縮位圖的壓縮類型。在24位格式中,該變量被設(shè)置為0。biSizeImage:指定圖像的大?。ㄒ宰止?jié)為單位)。如果位圖的格式是BI_RGB,則將此成員變量設(shè)置為0是有效的。biXPelsPerMeter:為位圖指定目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率(以"象素/米"為單位)。應(yīng)用程序可用該值從最符合當(dāng)前設(shè)備特征的資源群組中選擇一個(gè)位圖。biYPelsPerMeter:為位圖指定目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率(以"象素/米"為單位)。biClrUsed:指定位圖實(shí)際所用的顏色表中的顏色索引數(shù)。如果biBitCount設(shè)為24,則biClrUsed指定用來優(yōu)化Windows調(diào)色板性能的參考顏色表。biClrImportant:指定對(duì)位圖的顯示有重要影響的顏色索引數(shù)。如果此值為0,則所有顏色都很重要?,F(xiàn)在已定義了創(chuàng)建圖像所需的全部信息。

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